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．

The research results for 2022 were mainly as follows: 1) High-resolution numerical simulation of the six-equation model of Pelanti and Shyue 2) Theoretical analysis and improvement of relaxation calculations of pressure, temperature and Gibbs energy 1) We calculated the six-equation model of Pelanti and Shyue using a new numerical solution based on the BVD principle, and found that numerical dissipation errors can be suppressed compared to the current主流计算方法。 MUSCL-THINC-BVD方法和自适应THINC-BVD方法能够在高分辨率的高分辨率下动态生成的气液接口，以涉及涉及相变的现象，例如空化。 P4TβV-BVD方法具有具有二次线性多项式函数的候选插值函数，并且具有可变梯度参数的THINC函数，能够抑制平滑和不连续溶液中的数值耗散误差。对于经过空间重建的变量，通过组合存储和原始变量获得了稳定的数值结果。这些结果表明，BVD方法可以有效地计算气体液态两相流以及可压缩湍流的DNS。为了验证BVD方法的实用性，我们开始研究一种高度准确的计算方法，用于粘应力和表面张力，并将其应用于非结构晶格。计算了其他数值模型，例如五程模型和四方程模型，并从六方程模型的数值结果开始了比较。 2）在进行气体液体界面处的压力，温度和吉布斯能量的条件以及改善缓解措施计算方法的情况下进行的弛豫计算中确定了分解中途的计算原因。理论上分析了非物理值（例如负压值）的条件，并在计算之前进行了例外处理，从而确保计算的稳定性。

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