1993 Fiscal Year Annual Research Report
LESとDNSを用いた壁乱流の微細構造の解析とモデリングおよび乱流制御
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04452141
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
三宅 裕 大阪大学, 工学部, 教授 (50029005)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
板東 潔 大阪大学, 工学部, 助教授 (70156545)
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| Keywords | DNS / LES / 壁乱流 / 乱流モデル / 乱流制御 / 非平衡乱流 / スペクトル法 / 波状流路間乱流 |
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| Research Abstract |
壁乱流に対して,全方向スペクトル法による三次元の高精度DNSおよびLESコードを作成することにより,壁乱流の微細構造の解析を可能とした.そして三次元グラフィクスを援用して,LESコードおよびDNSコードにより得られる乱流場の構造解析を行った結果,壁乱流における乱れ構造の生成に対するスイープの役割が明らかとなった.
乱流構造の一般性を確認するためには,非平衡流れを解析することが必要であるため,流路片面に周期的吹出し吹込みを与えることにより生成される周期的波状流路に対し,DNSによる高精度三次元乱流解析コードを作成した.このコードは平行平板間乱流解析コードの境界条件のみを修正することにより得られるため,吹き出し吹込みのない壁近傍について高精度解が得られた.そして本非平衡乱流に対するDNSの計算結果を用いて,幾つかの乱流モデルに対する検証計算を行った.
角柱まわりの乱流をLESにより高精度解析し,その解析結果に音響方程式を適用することにより角柱まわりの音源分布を解析するコードを作成した.その解析結果より,流力音のエネルギーは大規模乱れのエネルギーよりオーダが小であり,したがって流力音計算においては流れ場の微細構造の非定常解析が不可欠であることが明らかとなった.
円形乱流噴流をスペクトル法によるDNSにより高精度解析するコードを作成した.計算格子を直交格子としたためスペクトル法の適用が容易となった.初期擾乱として準軸対象擾乱およびヘリカル擾乱を与え,その後の乱流の発達を計算した.その結果,初期擾乱の相違による乱流構造,乱流エネルギー,ヘリシティーおよび構造の持続特性に対する相違が明らかとなり,さらに初期擾乱の操作による乱流制御の可能性に対する根拠を数値的に示すことができた.
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[Publications] 三宅裕,板東潔,堀順士: "Large Eddy Simulationによる音源分布の解析" 日本機械学会論文集(B編). 59. 3475-3481 (1993)
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[Publications] 辻本公一,三宅裕,別府秀樹,板東潔: "周期的吹き出し吸い込みを有する平板間乱流のDNS" 第7回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 217-220 (1993)
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[Publications] Y.Miyake,R.Ushiro,K.Bando: "An Observation of Sweep Structure in a Near-Wall Turbulence" Proc.9th Symp.Turbulent Shear Flows. 1. 114-1-114-4 (1993)
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[Publications] 三宅裕,板東潔,竹末研一,太田貴士: "円形噴流の数値シミュレーション" 日本機械学会論文集(B編). (掲載予定). (1994)
