Development of a direct numerical simulation method for high Schmidt number scalar turbulence based on Lagrangian particle methods

• Project/Area Number: 25K15145
• 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: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 齋藤 泉 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70798602)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2027: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2026: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 乱流 / 高シュミット数スカラー / 粒子法

Outline of Research at the Start

大気中の雨粒やダスト粒子など、分子拡散が起こりにくい物質の乱流流れによる輸送・混合（高シュミット数スカラー乱流）は、スカラー場の最小スケールが流れ速度場の最小スケールよりも非常に小さいためシミュレーションが困難であり、その揺らぎ特性は未解明である。本研究では、高シュミット数スカラー乱流の効率的な直接数値シミュレーションを可能にする粒子法を新たに開発する。格子法との系統的な比較検証を通じて粒子法の妥当性を明らかにする。格子法では到達不可能な、かつてない高シュミット数のスカラー乱流を実現し、乱流理論・観測・実験との比較を通じて高シュミット数スカラー乱流の揺らぎ特性と統計法則を解明する。