Large-scale DNS study on laminar-turbulent patterning in subcritical wall turbulence
Publicly Offered Research
| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
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| Project/Area Number |
16H00813
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
塚原 隆裕 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 准教授 (60516186)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 亜臨界遷移 / 壁乱流 / DNS / DP転移 / 非平衡臨界現象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
層流－乱流間の亜臨界遷移に見る非平衡臨界現象を対象として，乱流遷移過程の解明とDP（Directed Percolation）普遍クラスとしての特徴付けを目指し，本研究研究では，2方向に空間的自由度を持つチャネル（平行平板間）内流れ，および環状流路のクエット流の2形態を対象として，局在乱流構造「乱流縞」を再調査し，DP普遍クラスとしての特徴評価およびマクロパターン形成のメカニズムを探る．このような，円管内流れから平行平板間流れのホモトピーを考慮した考察を行っていくことで，異なる幾何形状の内部流について包括的な解釈が期待できる．乱流縞は，特に下臨界レイノルズ数付近で空間スケールが膨大となり，世界最大級DNSの実現を要する．
本年度は，チャネル内遷移流を対象として，大型並列計算機を用いた直接数値計算（DNS）を多数実施し，亜臨界乱流遷移に見る局在乱流の大規模パターン形成に至る過程の調査と統計的解析を行った．大規模な計算領域として100h x h x 100h規模のものを用いた．下臨界付近でレイノルズ数Reを徐々に減らし，乱流斑点から乱流縞（パターン）形成に至る確率がRe=750付近で極端に減り，かつ乱流縞の成長速度も底をつく（ある一定値に漸近する）ことが分かった．また，環状クエット流において，DP現象に似た（各種臨界指数がDPモデルのものに近い値を得た）傾向を見出だし，乱流遷移過程をDP普遍クラスとして解釈し得る一例を提供できた．以上の結果は，亜臨界遷移のレイノルズ数域の決定と，DP普遍クラスとしての可能性を示したものであるが，より一層の大規模計算による厳密な特徴抽出が必要であることも認識された．本研究で得た解析結果については，英文学術雑誌にて論文発表の準備を進めている．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
