| Project/Area Number |
14654073
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
物理学一般
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
金田 行雄 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10107691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 俊幸 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (70162154)
吉田 恭 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (30335070)
石原 卓 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (10262495)
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| Project Period (FY) |
2002 – 2003
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2003)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2002: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
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| Keywords | 予測可能性 / 直接数値計算 / データ同化 / 一様等方性乱流 / 同化する自由度数 / 非線形相互作用 / 誤差の抑制 / 2次元乱流 / ポアズイユ乱流 / 渦の非線形相互作用 |
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| Research Abstract |
巨大自由度が強く非線形相互作用する系である乱流においては、初期条件、境界条件、外力などの制御できない小さな誤差が時間とともに増大するため、長時間発展の予測は困難である、と考えられてきた。ところが、近年の低レイノルズ数乱流の数値実験において、大スケールの正確な情報が時々刻々与えれれば、小スケールの誤差がむしろ減少し、予測可能な時間が増えることが示唆された。
そこで、本研究では、この数値実験を推し進め、前年(平成14年)度は、大規模直接数値シミュレーション(DNS)により、慣性小領域を持つ高レイノルズ数3次元乱流場の大スケールのデータ同化の実験を行い、小スケールの誤差を抑制するために必要なデータ同化量のレイノルズ数に依存しない定量的評価を得た。
本年(平成15年)度は、前年度の数値実験の解析により、データ同化を行う最小スケールと誤差の減衰率との間の関係が、エネルギー散逸率と動粘性係数で決まる特徴的空間スケールと時間スケールによる規格化で、レイノルズ数に依存しなくなることを見出した。このことは、誤差の抑制機構がエネルギー散逸スケールの量で決まっていることを意味している。
また、地球規模の流体運動は、鉛直方向のスケールが水平方向のスケールに比べて十分に小さいため、2次元流体の運動で近似される。本研究では、本年度2次元乱流においてもデータ同化の実験を行った。その結果、3次元乱流とは異なり、2次元乱流においては、(エンストロフィーの)散逸スケールではなくもっと大きいスケールのデータ同化だけで誤差が抑制されることが明らかになった。本結果は、地球規模流体運動の長時間予測においての、大スケールデータ同化の有効性を示唆するものである。
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