粘性力及び表面張力の評価法が界面運動の数値予測に及ぼす影響

抄録

レベルセット法による予測の精度には，界面における跳躍条件の取り扱い方が大きな影響を及ぼす．算術平均により二相の粘性を平滑化することで粘性応力の跳躍を消去すること，また表面張力を連続な体積力として扱うことが多い．この平滑化法では圧力分布も平滑化されることや表面張力誤差による擬渦流が大きいことが指摘されており，最近はこれらの問題を改善したゴースト流体法を利用する例が増えている．本研究では，粘性評価に算術平均を用いた平滑化法，調和平均を用いた平滑化法，及びゴースト流体法による界面運動予測結果の比較を通して，清浄及び汚染された界面の運動に対して粘性力及び表面張力の評価法が及ぼす影響を検討した．その結果，清浄・汚染系のいずれにおいてもゴースト流体法が最良の予測を与えること，調和平均による方法は汚染系界面に対して使用すべきではないこと，算術平均による方法の誤差は空間分解能の増加に伴って減少し，その予測結果はゴースト流体法によるものに近づくことなどを明らかにした．