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Closure model in turbulence without tuning parameters

Research Project

Project/Area Number 18K03933
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 19010:Fluid engineering-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Okamura Makoto  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (00185472)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywords乱流のクロージャー / 乱流の統計理論 / 乱流のクロージャー理論
Outline of Final Research Achievements

Turbulent flows are unpredictable flows with complex behavior. One way to understand such complex flows is to consider mean flow. However, there is the infamous closure problem of turbulence, in which the system of time evolution equations for mean flow is not closed.

Here, in order to close the mean flow system of equations, the closure equations for mean flow are derived assuming that the Lagrangian velocity is normally distributed. In the case of infinite Reynolds number, the Kolmogorov energy spectrum is reproduced including the Kolmogorov constant.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

例えば,自動車が走行しているときの空気抵抗を評価することを考えよう.もちろん,風洞実験,スーパーコンピューターによる数値シミュレーションも可能であるが,予算も時間も莫大なものとなる.しかし,平均流方程式を使うと,空気抵抗を簡単に評価できる.これが乱流の平均流方程式を導出するという研究の社会的意義の一つである.一方,本研究の主要結果はコルモゴロフのエネルギースペクトルをコルモゴロフ定数を含む形で再現したことである.この結果は現実的ではない一様等方性乱流についてのみであり,現状では本研究の成果は学術的意義は大きいものの社会的意義は小さいと言わざる負えない.

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Vortex stretching and enstrophy production in stationary homogeneous isotropic turbulence2022

    • Author(s)
      M. Okamura
    • Journal Title

      Physics of Fluids

      Volume: 34 Issue: 1 Pages: 015102-015102

    • DOI

      10.1063/5.0078184

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Closure model for homogeneous isotropic turbulence in the Lagrangian specification of the flow field2018

    • Author(s)
      M. Okamura
    • Journal Title

      Journal of Fluid Mechanics

      Volume: 841 Pages: 521-551

    • DOI

      10.1017/jfm.2018.98

    • NAID

      120006501190

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fully- and weakly-nonlinear biperiodic traveling waves in shallow water2018

    • Author(s)
      T. Hirakawa and M. Okamura
    • Journal Title

      Fluid Dynamics Research

      Volume: 50 Issue: 2 Pages: 025510-025510

    • DOI

      10.1088/1873-7005/aa9e99

    • NAID

      120006551561

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] コルモゴロフのエネルギースペクトルはレイノルズ数無限大の極限で存在するのか?2019

    • Author(s)
      岡村 誠
    • Organizer
      京都大学数理解析研究所研究集会「乱流基礎相似則の再検討」
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] コルモゴロフのエネルギースペクトルはレイノルズ数無限大の極限で存在するのか?2019

    • Author(s)
      岡村 誠
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] コルモゴロフのエネルギースペクトルはレイノルズ数無限大の極限で存在するのか?2019

    • Author(s)
      岡村 誠
    • Organizer
      流体力学会年会2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 縦速度微分の歪み度のレイノルズ数依存性2019

    • Author(s)
      岡村 誠
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 有限レイノルズ数における一様等方性乱流のクロージャーモデル2018

    • Author(s)
      岡村 誠
    • Organizer
      流体力学会年会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] K41の普遍性に対するランダウのコメントに矛盾しない新たな視点2018

    • Author(s)
      岡村 誠
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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