On the realization of unsteady simulation for extremely high Reynolds-number turbulent flows

• Project/Area Number: 19K12005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60100:Computational science-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Abe Ken-ichi 九州大学, 工学研究院, 教授 (20315104)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 計算力学 / 乱流モデル / LES / RANS / ハイブリッドモデル / 計算科学 / 数値流体力学 / 乱流 / 高レイノルズ数

Outline of Research at the Start

計算科学関連分野において学術的に難しくまた実用上でも重要な，高レイノルズ数乱流場（自動車や航空機の周りに現れる極めて速くかつ非常に乱れている流れ場）に対する高精度のコンピューターシミュレーションを低コストで実現するために，従来手法を格段に発展させた高性能非定常乱流解析技術を新たに構築・提案する．

Outline of Final Research Achievements

This study elucidated that an advanced anisotropy-resolving hybrid LES/RANS model works very well even for extremely high-Reynolds-number turbulent flows together with a wall model as the wall-boundary condition.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

非等方LES/RANSハイブリッドモデルが壁モデルと組み合わせて極めて高いRe数の乱流場に適用された場合でも十分機能することが示されたことにより，実用的な場面で多く見られる極めて高いRe数の乱流場に対する「低コスト・高精度数値解析」への道筋をつけることができた．
この技術は，今後さらに発展させていくことにより，基礎的な乱流解析はもとより，自動車空気力学や航空機空気力学等における流体現象解析においても有力な解析手法の一つとなることが期待される．

Research Products

• [Journal Article] Detailed Investigation of Subgrid Scale Models in Large-Eddy Simulation Using High Aspect-Ratio Grid Spacing (2021)
  • Author(s): Ken-ichi ABE
  • Journal Title: Physics of Fluids Volume: Vol. 33 Issue: 11
  • DOI: 10.1063/5.0070183
  • NAID: 120007175194
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Performance of a hybrid LES/RANS model combined with a wall function for predicting quite high Reynolds-number turbulent channel flows up to <i>Re</i>_τ=6×10⁷ (2020)
  • Author(s): Ken-ichi ABE
  • Journal Title: Journal of Thermal Science and Technology Volume: 15 Issue: 2 Pages: JTST0014-JTST0014
  • DOI: 10.1299/jtst.2020jtst0014
  • NAID: 130007883974
  • ISSN: 1880-5566
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Notable effect of the subgrid-scale stress anisotropy on mean-velocity prediction through budget of the grid-scale Reynolds-shear stress (2019)
  • Author(s): Abe Ken-ichi
  • Journal Title: Physics of Fluids Volume: 31 Issue: 10 Pages: 105103-105103
  • DOI: 10.1063/1.5121528
  • NAID: 120006952144
  • Peer Reviewed
• [Presentation] モード内周波数特性を考慮した固有直交分解による簡易車体周り流れの詳細考察 (2021)
  • Author(s): 藏原 幹弥，木原 尚，安倍 賢一
  • Organizer: 第３５回数値流体力学シンポジウム，D04-1
• [Presentation] 縦渦の相互干渉を利用した空力特性制御に関する研究 (2021)
  • Author(s): 田中 紘生，木原 尚，安倍 賢一
  • Organizer: 第３５回数値流体力学シンポジウム，A07-1
• [Presentation] 機械学習を利用した非等方RANSモデルの予測精度向上に関する研究 (2021)
  • Author(s): 沖本 和貴，木原 尚，安倍 賢一
  • Organizer: 第３５回数値流体力学シンポジウム，A06-1
• [Presentation] 機械学習を利用したSGS応力の予測精度向上に関する一考察 (2020)
  • Author(s): 廣渡 祥太，木原 尚，安倍 賢一
  • Organizer: 第３４回数値流体力学シンポジウム
• [Presentation] モード内周波数特性を考慮した固有直交分解によるチャネル乱流内速度場の詳細考察 (2020)
  • Author(s): 渡部 峻佑，木原 尚，安倍 賢一
  • Organizer: 第３４回数値流体力学シンポジウム
• [Presentation] Investigation of the Effect of an Anisotropy-Resolving Subgrid-Scale Model on Budgets of the Reynolds Stresses (2019)
  • Author(s): Abe Ken-ichi
  • Organizer: Proceedings of 11th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Southampton, Paper No. P21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Performance of a Hybrid LES/RANS Model Combined with a Wall Function for Predicting Quite High Reynolds-number Turbulent Channel Flows up to Reτ = 6x10**7 (2019)
  • Author(s): Abe Ken-ichi
  • Organizer: Proceedings of the Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow-2019, Tokyo, Paper No. I314
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] On the Role of Anisotropic Term in Subgrid-scale Model for Enhancing Energy Spectrum in High-wavenumber Region (2019)
  • Author(s): Abe Ken-ichi
  • Organizer: Proceedings of The 72nd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics, Seattle, Paper No. B19.06
  • Int'l Joint Research