相変化を含む圧縮性自由界面多相流における高性能数値解法の開発

包括相变的可压缩自由界面多相流高性能数值求解方法的开发

• 批准号: 22KJ1331
• 负责人: 脇村 尋
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1331/
• 关键词: BVD法; 低散逸誤差; 緩和計算

令和4年度の研究成果は，主に次の2点である．①PelantiとShyueの6方程式モデルにおける高解像度数値シミュレーション②圧力・温度・ギブスエネルギーの緩和計算の理論的解析・改良①BVD原理に基づく新しい数値解法を用いてPelantiとShyueの6方程式モデルを計算し，現在主流の計算手法と比べて数値散逸誤差を抑制できることが分かった．MUSCL-THINC-BVD法とadaptive THINC-BVD法では，キャビテーション等の相変化を伴う現象に対して，動的に生成される気液界面を高解像度で再現することができた．4次線形多項式関数と勾配パラメータを可変とするTHINC関数を候補補間関数に持つP4Tβv-BVD法では，滑らかな解と不連続解の双方の数値散逸誤差を抑制することができた．空間再構築を行う変数について，保存変数とプリミティブ変数の組み合わせにより，安定的な数値結果が得られた．これらの結果から，BVD法は気液二相流の長時間計算や圧縮性乱流のDNSに対して有効である可能性を示した．BVD法の実用性を検証するため，粘性応力や表面張力の高精度な計算手法の調査と非構造格子への適用に着手した．5方程式モデルや4方程式モデルといった他の数値モデルを計算し，6方程式モデルの数値結果との比較を開始した．②気液界面の圧力・温度・ギブスエネルギーの条件を満たすように行われる緩和計算において，計算が途中で破綻する原因を特定し，緩和の計算方法を改良した．負の圧力値などの非物理的な値が発生する条件を理論的に解析し，計算する前に例外処理を行うことで，計算の安定性を確保した．

Oruwa的第四年有两个主要的研究结果。 （1）佩兰蒂（Pelanti）和害羞的6度模型中的高分辨率模拟（2）理论分析 /改善压力，温度和给出能量是理论分析 /改进（1）计算pelanti的6度模型和Shyue的6度模型基于BVD原理的新数值解决方案。在MUSCL-THINC-BVD方法和自适应THINC-BVD方法中，在与空化相关的现象的高分辨率下，动态生成的旋转场被复制。 P4TβV-BVD方法具有候选函数，该方法与四倍线型多项式函数和梯度参数不同，可以抑制平滑和不连续解的数值错误。对于构建空间重建的变量，通过保留变量和原始变量的组合获得了稳定的数值结果。从这些结果中，BVD方法可以有效地对压缩湍流的双重溢出和DNS进行长期计算。为了验证BVD方法的实用性，我们开始研究粘性应力和表面张力的高精确计算方法，并应用于非结构晶格。我们计算了其他数值模型，例如5度模型和4度模型，并开始将它们与6度模型的数值结果进行比较。 （2）在满足压力，温度和给出美食表面的能量的情况下进行的宽松计算中，确定了计算崩溃的原因，并提高了计算宽松的方法。通过理论分析未发生负压值等非物理值的条件，并在计算之前进行了特殊处理，从而确保了计算的稳定性。

项目成果

Boundary Variation Diminishing scheme using β-variable THINC scheme for compressible multiphase flow

使用 β 变量 THINC 方案的可压缩多相流边界变化减小方案

• 发表时间: 2022
• 作者: Motai Kazunori;Koishihara Nao;Narimatsu Takuma;Ohtsu Hiroyoshi;Kawano Masaki;Wada Yuki;Akisawa Kazuki;Okuwaki Koji;Mori Takehiko;Kim Ji-Seon;Mochizuki Yuji;Hayamizu Yuhei;茂田井和紀;茂田井和紀;Kazunori Motai;Hiro Wakimura
• 通讯作者: Hiro Wakimura

Low-dissipation Numerical Methods for Multiphase Compressible Flows Based on BVD principle

基于BVD原理的多相可压缩流低耗散数值方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Motai Kazunori;Koishihara Nao;Narimatsu Takuma;Ohtsu Hiroyoshi;Kawano Masaki;Wada Yuki;Akisawa Kazuki;Okuwaki Koji;Mori Takehiko;Kim Ji-Seon;Mochizuki Yuji;Hayamizu Yuhei;茂田井和紀;茂田井和紀;Kazunori Motai;Hiro Wakimura;Hiro Wakimura
• 通讯作者: Hiro Wakimura