可視化情報学会誌

特集記事

「CFD，タービン，渦の可視化」特集にあたって

富松重行

2010 年 30 巻 116 号 p. 2
発行日: 2010年
公開日: 2012/03/03

DOIhttps://doi.org/10.3154/jvs.30.2

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ペタ・フロップス時代のCFD

加藤千幸

2010 年 30 巻 116 号 p. 3-8
発行日: 2010年
公開日: 2012/03/03

DOIhttps://doi.org/10.3154/jvs.30.3

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本稿は計算機の発達とともにCFDがどのように発展してきたかを概観し，現在の先端的なCFDの状況を具体的な例をもとに示すとともに，今後のCFDの発展の方向とそれを実現するために解決すべき諸課題に関して筆者の私見を述べたものである.今後，CFDの大規模化はますます進展し，数年後には実用的なレベルでDNSに匹敵する精度の予測が可能になるものと予想される.このような高精度・大規模LES計算は流体構造連成解析，流体音解析，燃焼流れ解析，混相流解析，キャビテーション流れ解析などの解析モデルの高度化にも寄与し，このような連成解析の実用化も進展することが期待される.一方，今後のCFDのもう一つの発展の方向性として，超高速なRANS計算の実現が考えられ，CFDによる本格的な最適設計が可能になることも期待される.これらの期待を現実のものにするためには，超並列計算の実現，大規模データの前処理・後処理技術の確立，マルチスケール・マルチフィジックスモデルの高度化など，解決しなければならない課題も数多く残されていることを指摘した.

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渦流れが示唆する複雑流動の捉え方

亀本喬司

2010 年 30 巻 116 号 p. 9-14
発行日: 2010年
公開日: 2012/03/03

DOIhttps://doi.org/10.3154/jvs.30.9

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一般に渦流れを可視化観察すると, その渦がどのように生まれ, 目の前でどのように変形し, どこへ流れ去るかを知ることに興味が向けられる. 多くの場合, 観察者は渦の回転運動に注目し, 渦の来し方, 行く末を見届けようと, 渦と共に視線を走らせる. この観察者の姿勢こそいわゆるラグランジュ系の流体力学であり, 流れに乗って渦運動を観察するほうが, 空間に視線を固定してそこを通過する流れを見つめるオイラー系よりも渦流れの特徴を捉え易い.
本文では, 渦流れの基本的な特性をラグランジュ系の視点から見直し, 境界層のはく離や渦形成のメカニズムを平易に理解するための着眼点について説明する. さらに, ラグランジュ系の流れ解析法であるラグラジュ渦法（Lagrangian Vortex Method）とそれによる数値解析例を紹介し, 複雑な渦流れを対象とする数値可視化風洞としての有用性を紹介する.

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タービンにおける渦流れのCFD

山本誠

2010 年 30 巻 116 号 p. 15-20
発行日: 2010年
公開日: 2012/03/03

DOIhttps://doi.org/10.3154/jvs.30.15

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タービンの内部流における渦流れは損失の主要な要因であり，その受動的および能動的制御が実験（EFD）と数値計算（CFD）を用いて精力的に研究されている．本稿では，タービンにおける渦流れと損失の概略について解説し，著者らが進めているタービン翼端漏れ渦のスロット噴出し制御に関するCFDについて紹介した．本CFD結果から、（１）翼端プラットフォームからのスロット噴出しにより，翼端漏れ流れをブロックし，抑制・制御することが可能であること、（２）少量の噴出しは負圧面側の翼端漏れ渦を弱めることはできるが，全圧の低い領域が拡大し，全体的な損失は増加してしまうこと、（３）過大な噴出しは翼端漏れ渦をほとんど消失させることができるが，正圧面側への流出を招き，ケーシング付近の損失を増加させてしまうことなどが示された。

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ガスタービン冷却翼に伴う渦の可視化について

武石賢一郎, 松浦正昭, 小宮山正治

2010 年 30 巻 116 号 p. 21-27
発行日: 2010年
公開日: 2012/03/03

DOIhttps://doi.org/10.3154/jvs.30.21

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高温ガスタービンを主機としたコンバインドプラントがその熱効率の良さから脚光を浴びており、最新の産業用ガスタービンのタービン入り口温度は1500℃に達している。最も高温な燃焼ガスに曝されるタービン第一段動静翼の開発がキーポイントである。高温ガスタービンのタービンの翼間流路には複雑な渦システムが形成され、また高負荷化により強い二次流れが生じる。またタービン翼にはフィルム冷却が採用されているため、翼面から吹き出したフィルム空気と主流との混合も生じる。高温強度に耐え高性能で信頼性の高いタービン冷却翼を開発する上で、タービン翼間で生じる熱流動現象を正確に把握する必要があり、このためタービン静止翼列あるいは回転翼列などの試験装置を用いた実験が行われる。本解説では高温ガスタービンに用いるタービン翼の翼およびエンドウォール面上で生じる特徴的な流れを可視化した手法およびその結果について紹介する。

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ポンプ吸込水槽の渦の可視化

趙令家

2010 年 30 巻 116 号 p. 28-33
発行日: 2010年
公開日: 2012/03/03

DOIhttps://doi.org/10.3154/jvs.30.28

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ポンプの入口流れは吸込水槽の形状に依存する．ポンプを安定した状態で運転するために，吸込水槽内に発生した有害な渦を極力抑えることは，ポンプ設計上又は運転上の重要な課題となっている。本報では、国内外模型試験及びCFDによるポンプ吸込み水槽内の空気吸込み渦と水中渦の可視化について紹介する。TSJ基準による国内の模型試験では，渦発生の有無を目視で判定することが定められていることに対して，HI基準による海外の模型試験では，肉眼で確認できる程度の渦は発生しにくくなるため，染料を用いて渦を可視化する．一方， CFDによる渦の予測が近年多く試みられている．RANSによる定常解析は，現実的な計算コストを踏まえた格子分割数で検討できるため，実績が多い．LESによる非定常解析は実用レベルになりつつあるが、まだ実績が少ない．

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