直接数値シミュレ-ションによる乱流輸送現象のデ-タベ-ス構築に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02302043
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 笠木 伸英 東京大学, 工学部, 教授 (80107531)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三宅 裕 大阪大学, 工学部, 教授 (50029005) ; 宮内 敏雄 東京工業大学, 工学部, 助教授 (50016664) ; 堀内 潔 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10173626) ; 長野 靖尚 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (20024325)
• Keywords: 乱流 / 輸送現象 / 数値シミュレ-ション / デ-タベ-ス / スペクトル法 / 壁乱流 / 一様等方性乱流 / 熱伝達

Research Abstract

1.平行平板間のクエット・ポアズイユ乱流のDNSを行なって,壁乱流に対する平均剪断の影響を調べた.また,プラントル数が0.71および0.025の2次元ポアズイユ乱流の温度場のDNSを行ない,各種乱流統計量,それらの輸送方程式に基づく収支などのデ-タベ-スを構築し,さらに乱流の構造解析を行なった.(笠木)
2.平板境界層の既存のDNSの結果を,計算スキ-ムと共に詳細に検討した.その結果,多くの非線形項が省略されていて,厳密なDNSではないことを明らかにした.また,各種スペクトル法(ガラ-キン,タウ,選点法)の特徴と計算誤差を,バ-ガ-ス方程式を基にして調べ,デ-タベ-ス構築の基礎的指針を得た.(長野)
3.壁乱流のDNSのより汎用的な方法として,Influence Matrix(IM)法の2次元チャネル乱流および矩形管内流への適用を検討した.後者については,ポアッソン方程式の解法に,半導体拡張記憶を併用した行列対角化法を採用することにし,アルゴリズムの検討と基本的なプログラムの作成を行なった.(堀内)
4.一様等方性乱流中のパッシブ温度場のDNSとして,スペクトル法により直接数値計算を行なった.その結果,プラントル数が0.71と0.20の場合について,乱流運動エネルギ-,スカラ-変動強度,エネルギ-スペクトル,各種長さスケ-ル等に関するデ-タベ-スを作成した.化学反応を伴う一様等方性乱流のDNSに関しては,M^2展開を用いた圧縮性乱流のスペクトル法による解析手法の開発を終了した.(宮内)
5.正方形管内のDNSについて差分法による計算を実施している.これまで,SGSモデルを用いたLESによって2次流れの発生機構を解明し,DNSの全段階としての検討が終了した.2次元チャネル乱流のDNSについては,差分法による低レイノルズ数流れコ-ドを作成中である.(三宅)

Research Products

• [Publications] 黒田 明慈: "DNSによる壁面乱流における平均速度勾配の力学的効果に関する研究" 第27回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 46-48 (1990)
• [Publications] 富田 康意: "DNSによる壁乱流における乱流熱流束の収支に関する研究" 第27回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 49-51 (1990)
• [Publications] 黒田 明慈: "クエット・ポアゼイユ乱流のダイレクト・シミュレ-ション" 日本機械学会第3回計算力学講演会講演論文集. 900ー69. 153-154 (1990)
• [Publications] 鈴木 雄二: "DNSデ-タベ-スを用いた壁乱流における熱線計測の誤差評価" 日本機械学会論文集. 56B. 3724-3731 (1990)
• [Publications] 大坪 康彦: "液体金属の乱流熱伝達のDNS" 第4回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 363-366 (1990)
• [Publications] Kasagi,N.: "Direct Numerical Simulation of the Passive Scalar Field in a TwoーDimensional Turbulent Channel Flow" 3rd ASMEーJSME Thermal Engineering Joint Conference. (1991)
• [Publications] 松本 徳志: "スペクトル法に関する基礎的考察" 第6回生研NSTシンポジウム「乱流の数値シミュレ-ション」. (1991)
• [Publications] Kiyosi Horiuti: "Higherーorder terms in the anisotropic representation of Reynolds stresses" Physics of Fluids A. 2. 1708-1710 (1990)
• [Publications] 堀内 潔: "スマゴリンスキ-・モデルについて" 日本機械学会 第68期全国大会講演会 講演論文集. 900ー59. 237-239 (1990)
• [Publications] Kiyosi Horiuti: "Anisotropic representation of subgridscale Reynolds stress in LES" Proceedings of Int.Workshop,“Large Eddy Simulation Where Do We Stand?",Florida,Dec19ー21,1990. 57-67 (1990)
• [Publications] Kiyosi Horiuti: "Validation of two equation model for turbulent passive scalar diffusion in chamel flow" Journal of Fluid Mechanics. (1991)
• [Publications] Kiyosi Horiuti: "A proper energy scale in the subgrid scale eddy viscosity in Large Eddy Simulation" Physics of Fluids A. (1991)
• [Publications] 堀内 潔: "乱流のラ-ジ・エディ・シミュレ-ションについて" 日本気象学会機関誌「天気」. (1991)
• [Publications] 宮内 敏雄: "乱流混合のLarge Eddy Simulation(第3報,初期ランダム場)" 日本機械学会論文集B編. 56. 336-341 (1990)
• [Publications] 宮内 敏雄: "乱流混合のLarge Eddy Simulation(第4報,乱流の組織的構造)" 日本機械学会論文集B編. 56. 2879-2883 (1990)
• [Publications] 宮内 敏雄: "擬スペクトル法による乱流混合層の直接数値シミュレ-ション" 日本機械学会論文集B編. 57. 44-50 (1991)
• [Publications] 宮内 敏雄: "空間的に発達する乱流混合層のLarge Eddy Simulation" 日本機械学会論文集B編. 57. (1991)
• [Publications] Miyake,Y.: "Explanation of the Origin of the Secondary Flow in a Straight Square Duct on the basis of LES." Proc.IUTAM Symp.Separated Flows and Jets,USSR. (1990)
• [Publications] Kajishima,T.: "Large Eddy Simulation of Turbulent Flow in a Duct of Square Cross Section." Proc.12th International Conf.Numerical Methods in Fluid Dynamics,Oxford. (1990)
• [Publications] Kajishima,T.: "A Discussion of Eddy Viscosity Models on the basis of the Large Eddy Simulation of Turbulent Flow in a Square Duct." Proc.2nd Soviet UnionーJapan Joint Symp.Computational Fluid Dynamics,Tukuba. 132-139 (1990)
• [Publications] 梶島 岳夫: "正方形断面流路内の乱流のLES" 日本機械学会講演概要集. (1990)
• [Publications] 三宅 裕: "周期的圧力勾配のある平板間乱流のLES" 日本機械学会論文集 B編. 56ー530. 2884-2891 (1990)
• [Publications] 植村 忠之: "LESによる平行平板乱流の微細構造の解析" 日本機械学会講演概要集. 914ー2. (1991)
• [Publications] 三宅 裕: "正方形断面流路内の乱流のLES" 日本機械学会講演論文集 B編. 90ー0497A.