直接数値シミュレ-ションによる乱流輸送現象のデ-タベ-ス構築に物する研究

1991 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) ; 長崎 孝夫 東京工業大学, 工学部, 助教授 (30155923) ; 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 / ダイレクト・シミュレ-ション / デ-タベ-ス / 等方性乱流 / せん断乱流 / 管内乱流 / 熱輸送

Research Abstract

前年度に引き続いて,5つの研究グル-プが密接な連携の下でDNSデ-タベ-スの構築のために研究を行った。具体的な研究成果は以下の通りである。
空気,液体金属のチャネル乱流の熱伝達および種々のプラントル数波に対する一様減衰乱流中の熱輸送のDNSを行い,各々のデ-タベ-スを構築した。これらのデ-タベ-スの解析から,乱流熱輸送機構や秩序構造の役割についての詳細な知見を得た。(笠木) (1)正方形断面管内乱流,(2)内状路をもつ溝乱流,(3)円形乱流噴流のデ-タベ-ス構築のためのコ-ド作成を行った。(1)は差分法とスペクトル法の併用,(2)は直角座標系から変形した斜交曲線座標系による差分法,(3)は完全一般斜交曲線座標系によっている。(1),(2)はなお検討中であるが,(3)はほぼ完成に至り,現在検定作業を行っている。(三宅) DNSの標準手法である各種スペクトル法(ガラ-キ-ン,タウ,選点法)の精度比較およびエイリアス誤差除去法の検討を行なった。その知見を基に一様剪断乱流のDNSを行い,初期等方場から一様剪断の影響によって変遷する乱流統計量を求めてデ-タベ-ス化した。(長野) 反応発熱が無視できる場合を対象として,濃度をパッシブスカラ-として取り扱った反応性一様等方乱流および反応性乱流混合層のDNSを行い,前者については平均濃度,変動濃度の輸送方程式の収支など,後者については乱流強度,生成物濃度分布,変動濃度などのデ-タベ-スの作成を行った。(長崎) Influence Matrix(IM)法の適用を検討した。チャネル流DNSにおいて,従来用いられてきた方法との合性を検証し,伝熱も含めたデ-タベ-スを生成した。さらに,IM法を矩形管内流DNSへ適用し,ヘルムホルツ方程式の2次元チェビシェフ多項式展開による解法として,行列対角化法を採用し,丸め誤法の累積を防止する方法,ス-パ-コンピュ-タ向きアルゴリズムを検討した。(堀内)

Research Products

• [Publications] Suzuki,Yuji: "Evaluation of HotーWire Measurements in Wall Shear Turbulence Using a Direct Numerical Simulation Data Base" Experimental Thermal and Fluid Science. (1992)
• [Publications] Kasagi,Nobuhide: "Direct Numerical Simulation of Passive Scalar Field in a Two Dimensional Turbulent Channel Flow" ASME J.Heat Transfer.
• [Publications] Kasagi,Nbuhide: "Direct Noumerical Simulation of Low Prandtl Number Thermal Field in a Turbulent Channel Flow" Turbulent Shear Flows Vlll.
• [Publications] 富田 康意: "壁面乱流における準秩序構造に伴う熱輸送機構" 第28回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1. 4-6 (1991)
• [Publications] 黒田 明慈: "二次元チャネル内乱流の低レイノルズ数効果について" 第28回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 3. 682-684 (1991)
• [Publications] 小林 兄二: "DNSによって再現される壁乱流の準秩序構造の三次元的可視化" 第19回可視化情報シンポジウム. 11. 29-32 (1991)
• [Publications] 鈴木 雄二: "壁面乱流における準秩序構造の非定常挙動" 日本機械学会第69期全国大会講演論文集. 910ー62. (1991)
• [Publications] 飯田 雄章: "一様等方性乱流のスカラ-輸送過程に対するプラントル数の影響" 第5回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 307-310 (1991)
• [Publications] 笠木 伸英: "乱流工学におけるダイレクト・シミュレ-ションの応用" 日本造船学会誌. 751. 29-33 (1992)
• [Publications] 梶島 岳夫: "正方形断面流路内の乱流のLES" 日本機械学会論文集(B編). 57. 2530-2537 (1991)
• [Publications] Y.Miyake: "Experimental Heat Transfer,Fluid Mechanics and Thermodynarmics" On the Secondary Flow in a Curved Duct of Rectangular Cross Section. 833-840 (1991)
• [Publications] Y.Miyake: "Explanation of the Origin of the Secondary Flow in a Straight Square Duct on the Basis of LES" Separated Flows and Jets. 149-152 (1991)
• [Publications] 三宅 裕: "溝乱流の壁近傍の乱れ構造の一考察" 日本機械学会 第69期全国大会講演論文集B.422-424 (1991)
• [Publications] 三宅 裕: "3次元グラフィックスによる壁乱流の考察" 日本航空宇宙学会 関西・中部支部第28回秋期大会講演集. 13-17 (1991)
• [Publications] 竹末 研一: "LESによる円形噴流の数値シミュレ-ション" 第5回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 111-114 (1991)
• [Publications] 中島 正弘: "波状流路内乱流の計測" 日本機械学会 関西支部第67期定時総合講演会講演論文集. (1992)
• [Publications] 竹末 研一: "円形噴流の数値シミュレ-ション" 日本機械学会 関西支部第67期定時総会講演会講演論文集. (1992)
• [Publications] 渡辺 啓太郎: "3次元グラフィックスによる壁乱流の考察" 日本機械学会 関西支部第67期定時総会講演会講演論文集. (1992)
• [Publications] 松本 徳志: "一様せん断乱流の直接数値シミュレ-ション" 第5回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 361-364 (1991)
• [Publications] 松本 徳志: "スペクトル法に関する基礎的考察" 日本機械学会論文集 B編. 58. (1992)
• [Publications] 松本 徳志: "一様せん断乱流の統計的性質(DNSによる数値実績)" 第7回生研NSTシンポジウム「乱流の数値シミュレ-ション」. (1992)
• [Publications] 宮内 敏雄: "混合層のダイレクト・シミュレ-ション" 日本機械学会論文集B編. 57. 2577-2582 (1991)
• [Publications] 宮内 敏雄: "化学反応を伴う混合層のダイレクトシミュレ-ション" 日本機械学会論文集B編. 57. 3026-3030 (1991)
• [Publications] 宮内 敏雄: "一様等方性乱流の直接数値計算" 日本機械学会論文集B編. 57. 4085-4091 (1991)
• [Publications] Kiyosi Horiuti: "Higherーorder terms in the anisotropic representation of Reynolds stresses." Phys.Fluids A. 2. 1708-1710 (1990)
• [Publications] 堀内 潔: "乱流のラ-ジ・エディ・シミュレ-ションについて." 日本気象学会誌「天気」. 38. 3-17 (1991)
• [Publications] Kiyosi Horiuti: "Assessment of twoーequation models of turbulent passiveーscalar diffusion in chamel flow." J.Fluid Mech.(1992)
• [Publications] 堀内 潔: "LESにおけるレイノルズ応力の非等方表現" 京都大学数理解析研究所講究録. 767. 140-144 (1991)