3次元非圧縮性キャビティー流れの結合コンパクト差分法を用いた高精度数値計算

摘要

3次元キャビティー流れの問題はコーティング装置など工学分野で見られる様々な流れの単純化モデルとして広く研究され，また立方キャビティー流れの問題は2次元正方キャビティー流れの問題とともに非圧縮性流体の数値計算法のベンチマークテストとしても用いられている．近年、Albensoederらは2次元の数値計算をもとにした安定性解析により，正方形断面を持つキャビティーにおいて，従来報告されていなかった定常なモードが存在することを示し，アスペクト比1:1:6.55のキャビティーの実験において，キャビティー中央付近にこのモードに対応するセル構造が現れると報告している．このような細長いキャビティーに対しての数値計算では多数の格子点が必要であり，効率の良い計算法を用いる必要がある．本研究では高精度、高解像度な差分法である結合コンパクト差分法を用いて3次元非圧縮流体のキャビティー流れの直接数値計算を行い，スパン方向の長さの変化による流れの遷移の様子を調べる．