第２部門②

[2B07-12-02] Multiphase computation method for freezing and melting of water with natural convection including density inversion region

*Kazuki Nishimoto¹, Ryota Motonishi¹, Daisuke Toriu², Satoru Ushijima² (1. Graduate School of Engineering, Kyoto University, 2. ACCMS, Kyoto University)

Keywords:Phase change, Freezing, Melting, Multiphase model, Natural convection, Density inversion, Finite volume method

本研究では，密度逆転領域を含む非圧縮性流体の自然対流現象と，凍結・融解という固液相変化現象を再現する多相場解法を検討した．多相場解法として，相平均された変数を用いる基礎式をコロケート格子上で有限体積法により離散化し，固液相を統一的に計算する手法を利用した．凍結・融解の計算においては，計算セル内の液体の凍結層厚さの計算法を提案し，1次元の凍結問題に対して，従来の解法よりも精度良く計算が行えることを確認した．解法の適用性を検討するため，密度逆転領域を含む自然対流を伴う凍結，融解問題に本手法を適用し，既往の計算結果および実験結果と比較した．その結果，凍結問題では，水の冷却により生じる流れおよび凍結界面の成長が適切に計算されることが示された．また，融解問題では，凍結界面の融解の様子が適切に計算されることが示された．さらに，水の加熱により生じる流れが，凍結界面形状に及ぼす影響が妥当に再現された．