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渡辺 正
伝熱, 38(149), p.8 - 13, 1999/03
本報告は、平成10年第37期秋季伝熱セミナーにおいて講演したものをまとめたものである。流体方程式を解くのではなく、粒子の運動を調べることにより熱流動現象を計算する手法の概要と結果を示す。まず直接シミュレーションモンテカルロ法により熱伝導対流遷移過程を計算し、対流開始点が流体方程式から得られる理論値と一致すること、遷移過程では流れ場のゆらぎの相関が強まることを明らかにする。また、3次元の系では対流パターンが実験で見られるような複雑な遷移を起こすことを示す。次に同様の計算を分子動力学法により行い、流動遷移により分子運動の乱雑さが増加することを示す。最後に格子ガス法により二相流の混合過程で計算し、二相界面積の変化が代表速度と相関づけられることを明らかにし、数値実験相関式の可能性を示す。
渡辺 正
Parallel Computational Fluid Dynamics, p.33 - 40, 1998/00
アスペクト比2:2:1の矩形領域のレイリーベナール系(上面が低温で底面が高温に保たれた流体の系)における3次元対流パターンのシミュレーションを直接シミュレーションモンテカルロ法を用いて行った。256台のプロセッサを持つ超並列計算機を用い、1億6千万個の粒子の運動を計算することにより巨視的な熱伝導から蜂の巣状対流への遷移、さらにロール状対流への遷移が起こることを示した。対流状態における流速分布は摂動理論により得られるものと一致したが、遷移点のレイリー数及び遷移のヒステリシス現象はアスペクト比に影響されることが明らかになった。
渡辺 正; 蕪木 英雄
Physical Review E, 56(1), p.1218 - 1221, 1997/07
被引用回数：18 パーセンタイル：61.86(Physics, Fluids & Plasmas)上面が低温で底面が高温に保たれた流体系(レイリーベナール系)における3次元対流パターンの遷移を、統計的な粒子法である直接シミュレーションモンテカルロ法を用いて調べた。衝突計算を平均自由行程より大きな領域で行ったアスペクト比8:8:1のケースでは、対流速度やパターン形成が定性的に理論及び実験と一致した。衝突計算を平均自由行程より小さい領域で行ったアスペクト比2:2:1のケースでは、対流開始点に関して理論値との定量的一致が得られた。本手法で扱う気体分子は典型的な非ブジネー効果を示すことが対流パターン遷移から明らかとなった。
渡辺 正; 蕪木 英雄; 町田 昌彦*; 横川 三津夫
Physical Review E, 52(2), p.1601 - 1605, 1995/08
被引用回数：7 パーセンタイル：39.09(Physics, Fluids & Plasmas)レイリー・ベナール熱伝導/対流系を直接シミュレーションモンテカルロ法によりシミュレートした。温度変動の影響が及ぶ範囲を表す尺度として「特性長さ」を相関計数により定義し、これが熱伝導状態では空間的に一様であることを示した。対流状態では、特性長さは高温側よりも低温側でより長くなっており、この傾向は遷移過程において熱伝導状態中にも見られることが解った。また、系内の平均特性長さは、完全な熱伝導や対流状態よりも遷移過程において長くなることを示すことにより、流れの遷移と相関の強まりとの関係を明らかにした。
渡辺 正; 蕪木 英雄; 横川 三津夫
Physical Review E, 51(4), p.3786 - 3789, 1995/04
被引用回数：4 パーセンタイル：31.85(Physics, Fluids & Plasmas)本報は筆者らの論文(Phys.Rev.,E、49、4060(1994))に対して寄せられたCommentに対するReplyである。論文では直接シミュレーションモンテカルロ法を用いてレイリーベナール系のシミュレーションを行う場合、壁面での反射粒子の速度境界条件として拡散条件(垂直・水平速度成分とも壁温度に対するマックスウェル分布から抽出)を用いた方が、擬似すべり条件(垂直成分のみ抽出)を用いるよりも、得られた臨界レイリー数の理論値との一致が良いことを述べた。Commentではレイリー数を評価する際に壁面での温度ジャンプの影響を考慮すべきとの指摘がなされたため、Replyではこれに従い臨界レイリー数の再評価を行った。その結果、擬似すべり条件の結果は改善されるものの、拡散条件の結果の方が、いぜんとして理論値との一致が良いことが示された。
