JSM
E-F
ED
Res
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ittee
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LBM
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g, K
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Uni
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200
4
(C)N
aoki
TA
KA
DA(
Nat
iona
l Ins
titut
e of
AIS
T )
1
格子ボルツマン法における
簡素化熱流体内部自由度モデル
および二相流体モデルの
開発・適用・新展開
格子ボルツマン法における
簡素化熱流体内部自由度モデル
および二相流体モデルの
開発・適用・新展開
Nao
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AK
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Sci
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t, D
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Indu
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l Sci
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and
Tec
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IST)
16-1
, Ono
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a, T
suku
ba, I
bara
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05-8
569,
JA
PA
NTe
l: +8
1-29
-861
-823
2, F
ax: +
81-2
9-86
1-87
22E
-mai
l: na
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akad
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UR
L:ht
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staf
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htm
l
高田
尚樹
独立行政法人
産業技術総
合研究所(A
IST)
環境
管理
研究
部門
環境
流体
工学
研究
グル
ープ
〒30
5-85
69茨城県つくば市小野川
16-1
つくば西
事業
所2G
-120
1
高田
尚樹
独立行政法人
産業技術総合
研究所(A
IST)
環境
管理
研究
部門
環境
流体
工学
研究
グル
ープ
〒30
5-85
69茨城県つくば市小野川
16-1
つくば西
事業
所2G
-120
1
(社)日本機械学会
流体工学部門
「格子ボルツマン法の基礎と応用に関する研究分科会」
第1回会合(
2004年8月30日(月)、神戸大学
)
No.
1N
o. 1
No.
No.
22
JSM
EJS
ME
-- FE
D R
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Com
mitt
ee o
n LB
MFE
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, Aug
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200
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4.
講演
内容
講演
内容
1.研
究開
発の
背景
・状
況1.研
究開
発の
背景
・状
況((19
9219
92--
2004
2004
))
2.主
要な研
究開発
の履
歴2.主
要な研
究開発
の履
歴((19
9319
93-’
-’04
04
))(1)格
子ガスオートマトン(
(1)格
子ガスオートマトン(LG
ALG
A)法
)法
(2)格子ボルツマン法(
(2)格子ボルツマン法(LB
MLB
M)・・・
)・・・第3
第3
&4
&4 章
以外では
章以外では
,,a)
a)
境界
条件
設定
法境
界条
件設
定法
・・・
・・・
局所
平衡
仮定
局所
平衡
仮定
// 移動
壁移
動壁
// 流出入
流出
入
bb ))重
力項
重力項
・・・
・・・
密度
密度
&&温
度成
層流
体温
度成
層流
体cc ))
多孔
質体
内部
流動
多孔
質体
内部
流動
・・・
・・・現
象解
明(山
本和
弘先
生@
名古
屋大
)現
象解
明(山
本和
弘先
生@
名古
屋大
)
(3)
(3)P
FMP
FM3.熱
流体
(圧
縮性流
体)格
子ボル
ツマンモデル
の研
究と適
用例
3.熱
流体
(圧
縮性流
体)格
子ボル
ツマンモデル
の研
究と適
用例
(1)
(1)平衡分布関数
平衡分布関数
・・・
・・・
簡潔化・多次元共通形式
簡潔化・多次元共通形式
(2)
(2)熱流体モデル
熱流体モデル
・・・
・・・
速度集合
速度集合
// 多次元
多次元
(3)
(3)内部自由度モデル
内部自由度モデル
・・・
・・・
比熱比
比熱比
// 回転
エネルギー
回転
エネルギー
4.二
相流体格子ボルツマンモデルの拡張と適用例
4.二相流体格子ボルツマンモデルの拡張と適用例
(1)3次元二相流体
(1)3次元二相流体
Bin
ary
Bin
ary --
Flui
dFl
uid モ
デル
モデル
(2)液滴挙動の数値シミュレーション(検証・現象解明)
(2)液滴挙動の数値シミュレーション(検証・現象解明)
5.
5.
LBM
LBMからの新展開
からの新展開
――理論・モデル・計算技術
理論・モデル・計算技術
スピンオフ
スピンオフ
ーー
No.
No.
33
JSM
EJS
ME
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MFE
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4.
1.研
究開
発の
背景
・状
況(19
92-
2004
)―
各研
究課
題の
位置
付け
―
1.研
究開
発の
背景
・状
況(19
92-
2004
)―
各研
究課
題の
位置
付け
―
Scie
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Mod
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Res
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ento
n LB
M fo
r New
CFD
熱流
体(圧
縮性
流体)
格子ボルツマンモデル
の研究と適用
二相流体格子ボルツマン
モデルの拡張と適用例
LBMからの新展開 LB
MLB
M研
究開
発における主
要成
果の
「3本
柱」
研究
開発
における主
要成
果の
「3本
柱」((19
9319
93--
1998
1998
))(1)局
所平衡
仮定に基
づく境
界条
件の
設定
手法
(2)簡潔化熱流体平衡分布関数
(3)内部自由度モデル
No.
No.
44
JSM
EJS
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MFE
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,200
4.
2.主
要研
究開
発の
履歴
(19
92-
2004
)―
ロードマップ
―
2.主
要研
究開
発の
履歴
(19
92-
2004
)―
ロードマップ
―
PHAS
E-Ⅰ
PHAS
E-Ⅱ
PHAS
E-Ⅲ
PHAS
E-Ⅳ
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
1993
-199
5
1995
-199
8LB
M簡
素化
熱流
体モデル
基盤
開発
&適
用
LBM境
界条
件設
定法
の開
発&
検討
PHAS
E-0
最終目標:
究極の数値シミュレーション法の開発
気液
二相
流の
基礎
習得
(界
面積
濃度
輸送
)
格子ガス法における圧力
場の検討
LGAの
基礎
習得
(LG
A研
究は
1991
より継
続)
二相
流体
モデル
拡張
&適
用
外力
(重
力)項
の検
討
PFM開
発&
適用
正式
開始
1998
-
2002
-
神戸大
日本
原子
力研
究所
産業技
術総
合研
究所
●●マルチスケール(例:衝
撃波
,界面
,Mes
o,M
ega)
●●マルチフィジックス(例:非平衡熱力学
,化学反応
,濡れ性・・・)
複雑
現象
のモデル
化&
数値
計算
技術
の研
究開
発(プログラマーでは
ない!
「LB
M」だけでは
ない!
)
JSM
E-F
ED
Res
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ittee
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LBM
1st M
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200
4
(C)N
aoki
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KA
DA(
Nat
iona
l Ins
titut
e of
AIS
T )
2
No.
No.
55
JSM
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004.
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200
4.©
Nao
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AK
AD
A(A
IST)
,200
4.
LGA
LGA法法による回転翼周りの流れの
による回転翼周りの流れの
数値シミュレーション
数値シミュレーション
Re=
42全
格子
: 160
0×10
24疎
視化格子
: 64×
64FH
P-Ⅰ
1875
.07/
0=
=ρ
d
C =
768
Ω=1
/768
0L
ift
Forc
e
5.1
(Cal
.)
(Spe
ddin
get
al.)
5.0
=L
CW
ing
蔦原道久
蔦原道久
, , 冨山明男
冨山明男
, , 高田尚樹
高田尚樹
,, 「格子気体法における圧力場の検討」
「格子気体法における圧力場の検討」, ,
日本航空宇宙学会誌
日本航空宇宙学会誌
,, 4343
(199
5), 6
79(1
995)
, 679
-- 686
.68
6.
速度ベクト
ル
アルミトレーサー法による可視化実験
翼の揚力
係数
Wei
s-Fo
ghメカニズムの回転平板翼
No.
No.
66
JSM
EJS
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, Aug
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AK
AD
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,200
4.
Translation
Boundary
Condition
Local Equilibrium
Distribution
Wall
Uw
Uw
(a)
(b)
(c)f a(
0)
f a=
:Old particles
:New particles
:Particles after B.C.
⎥ ⎦⎤⎢ ⎣⎡
⎟ ⎠⎞⎜ ⎝⎛
−+
++
++
+=
βα
αββ
αα
αδ
ρu
uc
cFc
FF
FcF
Fu
cFc
FF
FF
Ff
ii
ii
i2
02
02
0
0
)0(
3666
361
6
LBM
LBMの簡潔な境界条
件の検
討(1993-
1994)
の簡潔な境界条
件の検
討(1993-
1994)
Loca
l equ
ilibriu
m b
ound
ary
cond
ition
on s
olid
wal
l
例:
(2D
7V m
odel
, G.M
cNam
ara
and
B.Al
der,1
992)
Taka
da, N
. and
Ta
kada
, N. a
nd T
suta
hara
Tsut
ahar
a , M
., C
ompu
ters
and
Flu
ids,
, M
., C
ompu
ters
and
Flu
ids,
27 27 (1
998)
, 807
(199
8), 8
07-- 8
28.
828.
最優
先事
項:経
験・計
算機
資源
不足
での
研究
成果
の早
期提
出
→できるだけ簡単に設定できる境界条件(計算精度向上は事後検討)
No.
No.
77
JSM
EJS
ME
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AD
A(A
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,200
4.
計算領域外
部からの
未知の流入
粒子の予
測=
外挿法
局所平衡仮定
Translation
Redistribution
:Outer domain
Local Equilibrium
UU
f i(0)
f i=
U
(a)
(b)
(c)
:Old part
icles
:New particles
:Particles after B.C.
:Unknown particles
Local Equilibrium
Distribution
局所平衡仮定に基づく流出入境界条件の実行手順
外部流れ場
の状態を決定。
並進
再配
分(平
衡仮
定)
流入
粒子
の計
算(平
衡仮
定)
① ② ③
0=
∂∂
bcxu αα
④
(自然流出
)
(一様流入
)un
iform
out
uu
=
Tn
P out
0=
inou
tP
P=
(初期圧力・流出側
)
(内部圧力・流入側
)
()
out
out
out
eq ain
aT
nf
f,
,u=
()
bcbc
bceq a
bca
Tn
ff
,,u
=
Taka
da, N
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Ta
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, N. a
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suta
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Tsut
ahar
a , M
., C
ompu
ters
and
Flu
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, M
., C
ompu
ters
and
Flu
ids,
27 27 (1
998)
, 807
(199
8), 8
07-- 8
28.
828.
LBM
LBMにおける簡
潔な移
動壁
・流
出入
における簡
潔な移
動壁
・流
出入
境界
条件
の検
討(1993-
1994)
境界
条件
の検
討(1993-
1994)
Loca
l equ
ilibriu
m b
ound
ary
cond
ition
on fo
r inf
low
& o
utflo
w
+
No.
No.
88
JSM
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004.
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,200
4.
Stre
amlin
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f the
flow
for R
e=50
0 an
d α
=1.0
.Le
ft:LB
M, R
ight
: Bad
r&D
enni
s(19
85).
T=6.
0
T=7.
0
T=8.
0
T=9.
0
The
varia
tion
of th
e lif
t coe
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me
(Re=
500
).
Evol
utio
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Vis
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Circ
ular
Cyl
inde
r in
LBM
(199
5LB
M (1
995 --
1996
)19
96)
at
UT
/=
Ua
/ω
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a2 ω
(
:Tim
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LB
M )
t(
:A
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Taka
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a , M
., C
ompu
ters
and
Flu
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, M
., C
ompu
ters
and
Flu
ids,
27 27 (1
998)
, 807
(199
8), 8
07-- 8
28.
828.
――提案境界条件の実用性の確認・
提案境界条件の実用性の確認・LB
MLB
Mの適用対象拡大の検討
の適用対象拡大の検討
――
JSM
E-F
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Res
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LBM
1st M
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200
4
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l Ins
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AIS
T )
3
No.
No.
99
JSM
EJS
ME
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MFE
D R
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Kob
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niv.
, Aug
ust 3
0, 2
004.
1st M
eetin
g, K
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Uni
v., A
ugus
t 30,
200
4.©
Nao
ki T
AK
AD
A(A
IST)
,200
4.
熱流
体(圧
縮性
流体
)格
子ボル
ツマンモデル
の研
究と適
用例
熱流
体(圧
縮性
流体
)格
子ボル
ツマンモデル
の研
究と適
用例
目目標標
熱流
体格
子ボル
ツマンモデル
の研
究開
発
「圧
縮性
」流
体数
値解
析へ
の実
用化
, 数値
目標
なし
環境
・状
況・要求
環境
・状
況・要求
1.研究経
験・LB
Mの
知識の不足
・・・2年(当人1995年時点)
2.短期間
の研究成
果創出
・・・2-3年
間(1995-1998年
)
1.熱
流体
格子
ボル
ツマンモデル
の基
盤確
立・・・「Pr
otot
ype(
≠最
終版
)」開
発
2.格
子ボル
ツマン法
の基
礎理
論・技
法の
習得
・・・C
hapm
an-E
nsko
gの方法
/ 平衡分
布関数の定
義/ 速
度空間の離散
化
1.新
分野
開拓
と体
制整
備・新
課題
への
挑戦
(個
人・研
究室
として
)
2.「次
代継
承によるモデル
の発
展」を前
提とした研
究開
発の
実施
Key
wor
ds:技
術導
入・習
得, 改
良発展
, 即時性
, 簡潔性
方方針針
No.
No.
1010
JSM
EJS
ME
-- FE
D R
esea
rch
Com
mitt
ee o
n LB
MFE
D R
esea
rch
Com
mitt
ee o
n LB
M1s
t Mee
ting,
Kob
e U
niv.
, Aug
ust 3
0, 2
004.
1st M
eetin
g, K
obe
Uni
v., A
ugus
t 30,
200
4.©
Nao
ki T
AK
AD
A(A
IST)
,200
4.
()3 2
2A
RTπ
−=
2ex
p(
)eq f
AB
ρ⎡
⎤=
−⎣
⎦c
u ()
()
()
()
()(
)2
23
23
24
12
22
3eq
Bcf
AeB
BB
BB
ρ⎡
⎤=
−⋅
+⋅
+⋅
−⋅
−⋅
⋅+
⎢⎥
⎣⎦
cu
cu
uu
cu
cu
uu
()
()
()
()
()(
)f
FB
BB
BB
aa
aa
aa
()0
22
33
21
22
4 32
=−
⋅+
⋅+
⋅−
⋅−
⋅⋅
⎡ ⎣⎢⎤ ⎦⎥
ρc
uc
uu
uc
uc
uu
u
粒子
速度(空間
)の
離散化
Max
wel
l分布
(Bo
ltzm
ann方
程式の平衡解)
Tayl
or展
開(低
Mac
h数, 等
温流体で
2次,熱
流体では
3次以上)
()1
2B
RT−
=−
BD e
=−
4:内部エネルギー
=e
2DRT
(D:空間
次元)
aF:重み係数(粒子速度分布による)
熱流
体平衡分布
関数の導出
熱流
体平衡分布
関数の導出
簡潔
化(係
数の
減少
)・多
次元共
通形
式簡
潔化
(係
数の
減少
)・多
次元共
通形
式
重み係数を一意的に決定
する(C
hapm
an-
Ensk
ogの方法による)
No.
No.
1111
JSM
EJS
ME
-- FE
D R
esea
rch
Com
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ee o
n LB
MFE
D R
esea
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Com
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M1s
t Mee
ting,
Kob
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, Aug
ust 3
0, 2
004.
1st M
eetin
g, K
obe
Uni
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t 30,
200
4.©
Nao
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,200
4.
()
()
()
fA
BC
Du
EF
ui
ii
ii
σσ
σσ
ασ
σα
σσ
σα
σσ
α(
)02
23
2=
+⋅
+⋅
++
⋅+
⋅c
uc
uc
uc
u
()
()
()
()
fA
MG
uJ
Qu
HR
uS
u
pki
pkpk
pki
pkpk
pki
pkpk
ipk
pki
pkpk
ipk
()0
22
23
22
4
=+
⋅+
+⋅
+⋅
+⋅
+⋅
+
cu
cu
cu
cu
cu
αα
αα
α
()
()
()
()
()(
)f
FB
BB
BB
aa
aa
aa
()0
22
33
21
22
4 32
=−
⋅+
⋅+
⋅−
⋅−
⋅⋅
⎡ ⎣⎢⎤ ⎦⎥
ρc
uc
uu
uc
uc
uu
u
熱流
体平衡分布
関数の導出
熱流
体平衡分布
関数の導出
簡潔
化(係
数の
減少
)・多
次元共
通形
式簡
潔化
(係
数の
減少
)・多
次元共
通形
式
ft
cu
cu
u cc
c cp
kip
pki
ss
pk
ip
ki
s
()0
22
21
2=
++
−⎛ ⎝⎜
⎞ ⎠⎟⎡ ⎣⎢ ⎢
⎤ ⎦⎥ ⎥ρ
δα
αα
βα
βαβ
F.J.
Ale
xand
er
F.J.
Ale
xand
er e
tal
etal
((19
9319
93))・・・
・・・
2D13
V,1
82D
13V
,18 個個
Y.C
hen
Y.C
hen
etal
etal
((19
9419
94))・・・
・・・
2D2Dでで
3232個個
,3D
,3Dでで
4040個個
簡素
化熱
流体
モデル
簡素
化熱
流体
モデル
((19
9519
95-- 1
998
1998
))
2D19
V:4個
, 2D
21V:
6個, 3
D39
V:6個
,
Y.H
.Qia
nY.
H.Q
ian ,
, eta
let
al((19
9219
92))・・・
・・・
等温流体
等温流体
Qia
nらの形式と同じ
No.
No.
1212
JSM
EJS
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n LB
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, Aug
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200
4.©
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AK
AD
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IST)
,200
4.
重み係数
F aの連立一次方程式
()
()
()
()
()(
)
2(0
)2
33
2
12
2
42
3
aa
aa
aa
fF
BB
B
BB
ρ⎡
=−
⋅+
⋅+
⋅⎣
⎤−
⋅−
⋅⋅
⎥ ⎦
cu
cu
uu
cu
cu
uu
2P
eDρ
=
重み係数
F aの一意的な決定
LBEか
らの導出式
(C
hapm
an-E
nsko
g)巨視的支配方程式
(N
avie
r-Sto
kes)
=
(0)
22
11
22
aa
af
eP
ρρ
⎛⎞
=+
+⎜
⎟⎝
⎠∑
cc
uu
(0)
aa
fρ
=∑
(0)
aa
af
ρ=
∑c
u
(0)
22
11
22
aa
af
eρ
ρ=
+∑
cu
(0)
aa
aa
fc
cP
uu
αβ
αβα
βδ
ρ=
+∑
粒子の質量
粒子の
運動量
運動エネルギ
運動量流束
エネルギー
流束
熱流
体平衡分布
関数の決定
熱流
体平衡分布
関数の決定
Chapman
Chapman
--Enskog
Enskogの
方法
による理
論的
整合
性の
方法
による理
論的
整合
性
同じ
uの次数の項を比較
状態方程式
(理想気体)
係数の減少→決定プロセスの簡素化
非平衡
統計熱力学
流体力学
JSM
E-F
ED
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h C
omm
ittee
on
LBM
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T )
4
No.
No.
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0.4
0.6
0.8
11.2
1.4
0.2
0.4
0.6
0.81
Number density
Inte
rnal
ene
rgy
e(te
mpe
ratu
re)
(1,1
)(1
,2)
(1,3
)
(p,k
)=(2
,1)
(p,k
)=(2
,2)
,,
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if
①
in 2
D21
V m
odel
②
1,2,eq
ii
f∑
③
④
⑤⑥
(0,0
)③
1,1,eqi
if
∑②
1,3,eq
ii
f∑
④2,
1,eqi
if
∑⑤
2,2,eq
ii
f∑
⑥
(静止粒子)
①0,
0eq f
熱流
体モデルの
速度集合の
選択と決定
熱流
体モデルの
速度集合の
選択と決定
全粒子数密度
>0の温度領域が広い粒子速度集合
→数値的安定性の確保
,,
0eq p
ki
f>
All o
f
No.
No.
1414
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, Aug
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004.
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Nao
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AD
A(A
IST)
,200
4.
熱流
体モデルの
速度集合の
選択と決定
熱流
体モデルの
速度集合の
選択と決定
,,
eq pk
if
in 2
D19
V m
odel
(a) (
p,k)
=(1,
1),(1
,2),(
1,3)
i=1・・・・
6(b
) (p,
k)=(
2,2)
i=1
・・・・1
2
(c) (
p,k)
=(3,
1)
i=1・・・
8
,,
eq pk
if
in 3
D39
V m
odel
No.
No.
1515
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D R
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Nao
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AD
A(A
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,200
4.
熱流
体熱流
体LBM
LBMにおける巨
視的
流れ
の支
配における巨
視的
流れ
の支
配方程
式の導出(
方程
式の導出(Chapman
Chapman
--Enskog
Enskogの方法)
の方法)
1p
r
cP
kµ=
=
()
cP
D De
s=
=+
γρ
22
2
2p vc
Dc
Dγ
+=
=2
2p
Dc
+=
2v
Dc=
µρτφ
=−
⎛ ⎝⎜⎞ ⎠⎟
21 2
De
λρτφ
=−
−⎛ ⎝⎜
⎞ ⎠⎟4
1 22
De
κκ
ρφ
=′=
+−
⎛ ⎝⎜⎞ ⎠⎟
DD
De
22
1 2
()
Pe
=−
γρ
1
()
()
()
() (
)0
1,
,,
,a
aa
aa
ft
ft
ft
ft
ττ
φ⎡
⎤+
+=
−−
⎣⎦
rc
rr
r
()
∂ρ ∂∂ ∂
ρα
αt
ru
+=
10
Mas
s co
nser
vatio
n
()
∂ ∂ρ
∂ ∂ρ
∂ ∂∂ ∂
µ∂ ∂
∂ ∂∂ ∂
λ∂ ∂
αβ
αβ
αβ
β α
α βα
γ αt
ur
uu
P rr
u ru r
ru r
G+
=−
++
⎛ ⎝⎜ ⎜⎞ ⎠⎟ ⎟+
⎛ ⎝⎜ ⎜⎞ ⎠⎟ ⎟+
11
11
11
1
Mom
entu
m
cons
erva
tion
∂ ∂ρ
ρ∂ ∂
ρρ
∂ ∂κ
∂ ∂∂ ∂
µ∂ ∂
∂ ∂∂ ∂
λ∂ ∂
αα
αα
αβ
β α
α βα
β βα
te
ur
eP
uu
re r
ru
u ru r
ru r
uH
+⎛ ⎝⎜
⎞ ⎠⎟+
++
⎛ ⎝⎜⎞ ⎠⎟
=′
⎛ ⎝⎜ ⎜⎞ ⎠⎟ ⎟+
+⎛ ⎝⎜ ⎜
⎞ ⎠⎟ ⎟⎧ ⎨⎪ ⎩⎪
⎫ ⎬⎪ ⎭⎪+
⎛ ⎝⎜ ⎜⎞ ⎠⎟ ⎟+
1 21 2
2
1
2
11
11
11
1
Ene
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cons
erva
tion
Latti
ce B
oltz
man
nE
quat
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E, L
agra
ngea
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No.
No.
1616
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4.
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1.0
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No.
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1717
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2020
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布関
数・時
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(LB
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従来
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新規
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連立解法
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D:空
間次
元数
2E
E
DD
DD
γ+
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+:比
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運動
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⎝⎠
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⎞=
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粘性係数:
第二粘性係数:
熱伝導係数:
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Pe
=−
γρ
1圧力:
温度:
()1
Te
γ=
−
圧縮性
Nav
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Stok
es方程式
No.
No.
2727
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.•
LBMの
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法より簡
潔な式
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力波
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精度
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能。
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解析ソフトウェア
CFD
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の採用(20
03)
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生メカニズムの
解明
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境騒
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の適
用販売元:Fl
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Tech
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開発元:株式会社
アメリオ(
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ww
w.a
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io.c
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/)
(1)従
来LB
Mより簡
潔な形
の平
衡分
布関
数で圧
力波
伝播
を計
算可
能。
―当
該開
発モデルの
長所
―
(2)従
来型
熱流
体LB
Mでは
不可
能な比
熱比
流体
の3次
元計算
に対応
可能。
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子分子気体)
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理論値
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300
400
500
600
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1.2
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time
step
s
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1.1
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x-co
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Internal energy
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s10
0 tim
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step
s
FDM
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time
step
s
温度変化
密度変化
微小圧力波伝播の数値実験
()
ce
s=
−γγ
1
関数パラメータ・・・3~5個、従来は14個以上。
熱流
体(圧縮性流
体)LB
Mの適
用・普及
―簡潔化平衡分布関数+内部自由度モデル
―(「Pr
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の公開
)
熱流
体(圧縮性流
体)
熱流
体(圧縮性流
体)LB
MLB
Mの適
用・普及
の適
用・普及
――簡潔化平衡分布関数+内部自由度モデル
簡潔化平衡分布関数+内部自由度モデル
――((「「Pr
otot
ype
Prot
otyp
e 」の公開
」の公開
))
No.
No.
2828
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簡素化熱流体格子ボルツマンモデルの
温度
・密
度成
層流
体の
現象
解明
への
適用
(例:2次元自然対流の数値計算)
温度分布
速度分布
計算条件:熱流体モデル2D
19V, 格子点200×
20, 左
右周期境界条件,Rayleigh数50
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Tsut
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Feng
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0),1
31-- 1
37.
137.
簡素
化熱
流体
モデ
ル+
重力
効果
の計
算方
法
蔦原道久
蔦原道久
, , 馮馮士
徳士
徳, , 片
岡武
片岡
武, , 高
田尚
樹高
田尚
樹,, 機
論機
論BB編編
, 64
, 64 巻巻
623
623 号号
(199
8), 1
966
(199
8), 1
966 --
1972
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高精
度(改
良発
展型
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集合
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先進
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報告
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(( 22)) 高
田尚樹
高田尚樹
, , 山越康広
山越康広
, , 蔦原道久
蔦原道久
, , 機論
機論
BB編編
, , 6464巻巻
628
628 号号
(199
8), 3
934
(199
8), 3
934 --
3941
.39
41.
(( 33) ) 高
田尚樹
高田尚樹
, , 蔦原道久
蔦原道久
, , 機論
機論
BB編編
, , 6565巻巻
629
629 号号
(199
9), 9
2(1
999)
, 92 --
99.
99.
(4)
(4) 高
田尚樹
高田尚樹
, , 「格子ボルツマン法による流体現象の数値シミュレーション」
「格子ボルツマン法による流体現象の数値シミュレーション」,,
神戸大学大学院博士論文
神戸大学大学院博士論文
(199
8).
(199
8).
(5)
(5) 蔦
原道久
蔦原道久
,, 高田尚樹
高田尚樹
,, 片岡武
片岡武
, , 「格子気体法・格子ボルツマン法」
「格子気体法・格子ボルツマン法」, , コ
ロナ社
コロナ社
(199
9).
(199
9).
(6)
(6) T
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Kata
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,H.K
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486 --
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1137
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「プロトタイプ
/ 技術
研究
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提案
(簡潔化・内部自由度)
普及・改良
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)
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),(4)
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No.
No.
3030
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二相
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の拡張と適用例
二相
流体格子ボルツマンモデル
の拡張と適用例
二相
流体格子ボルツマンモデル
の拡張と適用例
環境流体機
械の
最適
化設
計で重
要な,二
相流
体界
面の
変形
・破
断等
の微
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流動
現象
の解明.
基礎的な二相
流数値実
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法の
計算
精度
・妥
当性
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項文
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(1)二相流体LBM数値計算手法
モデル
発展
知見活用
(2)高
効率
・高
密度
比二
相流
数値
計算
手法
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LB
MV
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LB
MV
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LB
MV
OF
静止液中を上昇する単一気泡形状と流速分布
垂直円管内静止液中を
上昇する2気泡合体
液滴のせん断応力
変形・分裂の挙動
No.
No.
3131
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内容
微細
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明
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改善
を目
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微細
気泡の生成
機構の研究
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仮想気
泡
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体系
No.
No.
3535
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3.10
文献:
文献:
No.
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-地球温暖化抑制の高効率二酸化炭素海洋処分技術
-
発明者:齋藤隆之・梶島岳夫(元・旧・工技院資環研)
日本国特許番号:2655818
米国特許番号
:5662837
原理
火力発電所
低濃度
CO
2ガス
新鮮な海水
1000~3000m
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重 力重力
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影響
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解明
―背景
―
―目的
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内容
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直管内単
一気泡挙動
の数
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験(3D
二相流
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大気泡
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中央
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上面
側面
上昇
上昇
No.
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4444
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論・要
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融合
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用しない
2.表
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力計
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由エネルギー」, C
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を利
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3.時
間・空
間の
離散
化・・・コンパ
クト+
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精度
保存
性の
同時
実現
4.格
子ボル
ツマン方
程式
・・・N
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方程
式の
直接
解法
でない
方方針針
参考文献:
参考文献:高田尚樹
高田尚樹
, , 冨山明男
冨山明男
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点―
(1)従来
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法より高効率計算
(2)LB
Mより柔軟な解析適応能力
―得
意分野
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体メゾスケール
シミュレーション
―
(1)液滴・気泡クラスター挙動
・・・水
域環境
(2)多孔質内二相流(毛管現象含
む)・・・地
層環境
(3)その
他:相
変化(界面
独自
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動速度
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―
計算技術面
:
(1)PF
M利用の気液二相流計算
(2)高密
度比対
応可能な
PFM手法
学術面
:
界面追跡での自由エネル
ギー理論の重要性を指摘
高効
率・高密度比
二相
流数値
計算(PF
M)手法
の開
発(継続)
高効
率・高密度比
二相流数値
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M)手法
の開
発(継続)
参考文
献:
参考文
献:高田尚樹
高田尚樹
, , 冨山明男
冨山明男
, , 「「PH
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参考文献:
参考文献:高田尚樹
高田尚樹
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論機論
BB((20
04,
2004
, 投稿中)
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No.
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化学
ポテンシャル
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解法:中心差分+
2段階
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一様、
条件:
2次元
界面
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常移
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テスト計
算
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周期境界
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*参考文献:
*参考文献:高田尚樹
高田尚樹
, , 冨山明男
冨山明男
, , 機論
機論
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2004
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投稿中)..
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No.
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G =
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G
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体挙
動重
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相流数値計
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用
数値
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精度
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密度
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相流
数値
実験
の実
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能。
(b) 圧
力分布・流速分布・
界面形状
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Fig.
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壁面液膜へ
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(10m
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水滴
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落下
数値
実験
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102
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(a) 計
算領域の初期・境界条件
40mm
60m
m
10m
m
32.5mm
2mm
(大
気圧
の0.
8%)
*参考文献:
*参考文献:高田尚樹
高田尚樹
, , 冨山明男
冨山明男
, , 機論
機論
BB((20
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2004
, 投稿中)
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4.
謝辞(敬称
略)
謝辞(敬称略
)
神戸
大学
神戸
大学
産総研
産総研
学生:
学生:村田浩
村田浩
, , 美濃雅彦
美濃雅彦
, , 山越康広
山越康広
, , 吉田昌弘
吉田昌弘
, , 垣内智幸
垣内智幸
, , 河津政
裕河津政裕
, , 南基樹
南基樹
, , 藤原晋哉
藤原晋哉
三澤雅樹
三澤雅樹
主任研究員
主任研究員
冨山明男
冨山明男
教授
教授
, , 細川茂雄
細川茂雄
助教授
助教授
, , 宋明良
宋明良
助手
助手
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