直接数値解析データベースを用いた粒子Reynolds 数50–1000 の圧縮性流れにおける微小粒子の空力係数および後流渦の解析

摘要

本研究では，著者らがこれまでに行った圧縮性低Reynolds 数の球周り流れのDNS の結果と，過去に行われた実験結果の一部や抵抗モデル，最近行われた数値解析の結果を比較した．抵抗係数に関して，亜音速流れではLoth の抵抗モデルは実験結果とDNSの結果と良い一致を示すが，Mach 数が増加すると抵抗モデルの予測値は実験結果やDNS との差異が大きくなる(0.8 ≤M≤ 1.2)．M= 2.0 では抵抗モデルの予測値は実験結果と良い一致を示すが，壁面での滑りを考慮していないためDNS の結果は低Reynolds 数でモデルや実験値との差異が大きい．また，抵抗係数に対するMach数の影響は従来の抵抗モデルではNewton regime における実験結果から構築した非圧縮性流れと圧縮性流れでの抵抗係数の比を表す項で評価するが，低Reynolds 数における圧縮性の影響の評価は陽的には書かれていない．実際に低Reynolds 数領域まで含めると，従来のように非圧縮性流れとの比で整理した場合Reynolds 数の影響を考慮したとしても圧縮性の影響は整理はできない．本研究では新たに非圧縮性流れでの抵抗係数との差に着目することで，希薄流れの効果が無い範囲で抵抗係数に対する圧縮性の影響を比較的整理できる可能性を示した．温度の影響に関しては抵抗係数や流れの様相に対する温度比の影響は剥離点の位置で整理し直すことでMach 数ごとに整理できることを過去研究よりもより広い範囲のデータを用いて改めて示した．今後，必要な部分のデータを追加しながら混相流モデル構築に向けた解析を進めていく予定である．