乱流要素渦を考慮したキャビテーションLESモデル開発に関する研究

考虑湍流元涡的空化LES模型开发研究

基本信息

批准号：
09J00399
负责人：
岡林希依
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本プロジェクトでは,キャビテーションを伴う乱流のより高精度な予測に向け,乱流中の微細渦を発生源とするキャビテーションを考慮した非定常解析法を示す.前年度には,キャビテーション乱流のDNSデータベースに,乱流の代表的な非定常解法であるLarge-Eddy Simulation (LES)の格子に相当するスケールのフィルタリングを施し,抽出した計算格子より小さいスケール(subgrid scale ; SGS)の流れにおいて,キャビテーション発生源となる微細渦の圧力分布が,各計算セルの平均圧力とSGS圧力変動から決定されるガウス分布で近似できることを見出している.本年度は,ガウス分布でモデル化したSGS圧力分布を既存のキャビテーションモデルのソース項に採用し,正ESに組み合わせることにより,本プロジェクトの最終目的であるキャビテーションLESモデルの定式化を行った.また,実際にこのモデルを用いたLESによるシミュレーションを行い,モデルを用いないLESと比較した結果,モデルの有無やモデルパラメータの大小によりキャビティの発生量に有意な差が出ることがわかった.本研究は計算格子で解像できない微細渦とキャビテーションモデルによって再現されるキャビテーションの相互作用を考慮するSGSモデルの概念を提示した非定常解析の最初の試みである.その成果は実験が困難な極低温液体を扱うロケットエンジンを始めとする流体機械の設計や事故解析の精度向上に有用であり,広範な流れ解析技術の確立に寄与するものである.

该项目的目的是通过空化更准确地预测湍流，并提出了一种非平稳分析方法，该方法考虑了湍流中精细涡流的来源。 In the previous year, a DNS database of cavitation turbulence was filtered to a scale equivalent to the grid of Large-Eddy Simulation (LES), a typical non-stationary solution for turbulence, and a scale smaller than the extracted calculation grid (subgrid scale; In SGS) flow, we have found that the pressure distribution of the fine vortex, which is the source of cavitation, can be approximated by the Gaussian distribution determined from the average每个计算的电池的压力和SGS压力波动。在今年，我们采用了用高斯分布建模的SGS压力分布模型作为现有空化模型的源项，并将其与正ES结合起来，以制定空化LES模型，这是该项目的最终目标。此外，我们实际上使用LES使用此模型进行了模拟并使用了模型。与非LE-LES相比，发现由于存在或不存在模型和模型参数的大小而导致的腔产生量存在显着差异。这项研究是不稳定分析的首次尝试，SGS模型的概念构成了无法在计算机上旋转的精确旋转型号的精确旋转的良好涡流的相互作用。处理难以试验的极低冷冻液体的发动机，并有助于建立广泛的流动分析技术。