報告書番号

U94021

タイトル（和文）

２方程式乱流モデルを用いた３次元ＢＦＣに基づく流体数値解析コードの開発

タイトル（英文）

NUMERICAL PREDICTION WITH TWO-EQUATION TURBULENCE MODEL BASED ON 3D BODY-FITTED COORDINATED

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本研究では，実際の工学機器内部の流動現象や，発電所水理構造物に関連した取放水の流れなどを適切に予測できる数値解析手法を得るため，３次元の複雑な境界形状が適切に表現できる境界適合座標系を用いた，２方程式乱流モデルを解析モデルとする数値解析手法を開発した。この数値解析コードでは，運動方程式と同様に，乱れエネルギーとその散逸率の輸送方程式がＬａｇｒａｎｇｅ法により離散化され，その各項はＧＣＳＩ等を用いて精度良く解析される。本報で得られた数値解析手法を，発電所放水路ピットの１／２０スケールの水理模型内部の流動現象に適用した。その結果，複雑な形状の水理模型内部の流況の数値解析結果は，実験結果とほぼ一致するものとなった。

概要 （英文）

A NUMERICAL PREDICTION METHOD FOR TURBULENT FLUID FLOWS HAS BEEN DEVELOPED USING A TWO-EQUATION TURBULENCE MODEL ONTHE BASIS OF 3D BODY-FITTED COORDINATES. THE TRANSPORT EQUATIONS FOR TURBULENCE ENERGY AND DISSIPATION RATE ARE DISCRETIZED BY THE LAGRANGIANMETHOD,WHICH GIVES SECOND-ORDER ACCURACY WITH RESPECT TO TIME AND SPACE. THE PRODUCTION AND DIFFUSION TERMS ARE EVALUATED BY CUBIC SPLINE INTERPOLATION,WHICH HAS BETTER ACCURACY THAN THE USUAL CENTRAL-DIFFERENCE METHOD. THE PROPOSED NUMERICAL METHOD WAS APPLIED TO EXPERIMENTAL RESULTS OBTAINED FROM VELOCITY MEASUREMENTS A 1/20 SCALE MODEL REPRESENTING A VERTICAL PIT IN A COOLING-WATER PIPE IN A POWER STATION. THE THREE-DIMENSIONAL FLOW PATTERNS IN THE COMPLEX PIT WERE REASONABLY PREDICTED BYTHE PRESENT NUMERICAL METHOD.

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