乱流の直接数値シミュレーションにおける差分法の適用に関する研究

• Project/Area Number: 06750190
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Thermal engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 黒田 明慈 北海道大学, 工学部, 助教授 (90202051)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 乱流 / 数値シミュレーション / 差分法

Research Abstract

1.スペクトル法によって再現した二次元チャンネル内乱流場に1次〜6次の差分スキー無を適用し、1階微分値、2階微分値に加え、対流項、拡散項としての精度を系統的に評価した。その結果、以下の知見を得た。
(1)差分法による微分値とスペクトル法による微分差は、緩和領域で最大となる。
(2)(1)の差を局所の微分値で除した相対差は、チャネル幅にわたってほぼ一定である。
(2)拡散項に比べて対流項の誤差はきわめて大きい。
(3)1階微分における4次精度中心差分と5次精度風上差分の差はほとんどない。
(4)2階微分では、少なくとも6次精度までは、差分の名目上の精度を上げることによって実質的な精度向上が得られる。
2.対流項に1次精度風上差分、拡散項に2次精度中心差分を適用し、二次元チャネル内乱流のシミュレーションを行った。その結果、スペクトル法により再現した流れ場を初期条件とした場合に層流化する傾向がみられ、1次精度風上差分のもたらす数値粘性の影響が無視できないことを確認した。