二流体モデルおよびCFD-DEM 手法を用いた衝撃波と粒子の干渉現象の解析

摘要

気体中に粒子が混在した流れを固気二相流といい，固気二相流 においては気体?粒子間の相互作用や粒子同士の衝突が生じる．気 体が圧縮性を示す圧縮性固気二相流は幅広く存在し，火山の噴火， 炭鉱や穀物倉庫における粉塵爆発，砲内弾道などが挙げられ，防 災対策や産業への応用の観点から圧縮性固気二相流の基礎的な理 解が求められている．圧縮性固気二相流では，流れに衝撃波をと もなうことから衝撃波と粒子の干渉が生じるため，衝撃波と粒子 の干渉現象について理解することが重要となる．しかしながら， 実現象のように粒子が複数存在するような流れ場における衝撃波 と粒子の干渉現象に関して十分な知見は得られていない．したが って，実験や数値計算による圧縮性固気二相流の現象の解明が試 みられている．例として，Rogue et al.(1)は，衝撃波管内に粒子層を 配置した実験を行い，衝撃波と粒子の干渉についての調査を行っ た．また，Houim et al.(2)は固相を連続体と仮定するEulerian-Eulerian 手法を用いた数値計算によって衝撃波の通過による粉塵巻き上げ 現象の調査を行った．