乱流数値解析

  • 多孔体内部及び界面部における流動の数学モデルの構築や乱流渦構造の詳細解析
  • 壁モデルを適用した数値計算手法の開発

を行っています.

多孔体を含む流れ場における流動現象の解明

多孔体を含む流れ場を目にする機会は非常に多く,燃料電池の拡散層・触媒層中の流れ,熱交換器などが挙がります.更には地球上の大気の流れを考えると,森林や都市空間も多孔体とみなされており,地中も炭酸ガスの貯留(CCS)に関連する多孔体です.こうした多孔体を含む流れ場における熱流動や対流の現象解明に世界的な注目が寄せられています.

精密に多孔体構造を再現して解析を行うことも1つの方法ですが,その構造の複雑さゆえに大規模のケースにおける計算は困難となります.よって通常は統計的な扱いをします.しかし支配方程式を統計処理すると未知項が多く現れるため,それらの未知項のモデル化を行う必要があります.計算系における既知の値を用いて未知項のモデル化を行って初めて,統計的な扱いが可能になります.本研究グループではその未知項のモデル化に取り組んでいます.

 


低計算コストで高精度の計算手法の開発

近年の産業界における数値流体解析では,Large Eddy Simulation(LES)という解析手法が関心を集めています.LESは瞬時の渦構造を把握することができ,得られた渦構造の知見は空気抵抗の低減など,種々の工業製品の性能向上に役立つことが期待されています.

しかしLESは壁面近傍の速度変動の大きさのために,緻密な計算格子を必要となり,その計算コストが高くなること,つまり計算時間が長くなることが欠点となります.そこで計算コスト低減の工夫として壁モデルを導入することが挙げられます.壁モデルを導入することで,比較的粗い格子を用いても精度の良い妥当な解析を行うことが可能となります.本研究グループでは壁モデルとして解析的壁関数を採用し,LESへの導入に取り組んでいます.