乱流の一点完結モデル

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05240104
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小林 敏雄 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50013206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 周三 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40013180) ; 日野 幹雄 中央大学, 総合政策学部, 教授 (30016323) ; 河村 洋 東京理科大学, 理工学部, 教授 (80204783)
• Keywords: 一点完結モデル / 改良k-ε型モデル / 代数応力モデル / 応力方程式モデル / LESデータベース / 二重円管内乱流 / 剥離乱流 / 植生乱流モデル

Research Abstract

本研究は基礎的かつ単純な乱流場において得られたダイレクトシミュレーションの情報と、複雑な乱流場に対してラージェディシミュレーション(LES)によるデータベースを利用して、一点完結モデルを系統的に再検討し、再構築されたモデルの提案を行うことを目的とする。研究代表者および分担者は課題を分担し、それぞれの課題について高精度シミュレーション手法を確立するとともにLES乱流データベースの構築および高精度実験データベースの取得を主として進めた。課題1“曲率のある壁面をもつ乱流場のモデル"において河村はまず、応力方程式モデルを見直し、一様乱流に対して急速剪断条件を満足するモデルを提唱して、これを曲率のない固体壁面にまで適用するためのモデルの拡張を行っている.続いて,曲率のある壁面として二重円管内乱流を取り上げて内管側と外管側で異なる曲率をもつ非対称乱流場の乱流構造に関する信頼性の高いLESデータベースを構築している。小林は課題2“剥離のある乱流場のモデル"において代表的な剥離乱流場出あるバックステップ流れを対象としてLESデータベースを構築し,これを基に代数応力モデルの代数化の評価と乱流散逸率の輸送方程式におけるwall reflection termの改善を行うとともに,ディフーザ流れに対して,通常の単純剪断乱流では重視されないextra strain rateの影響を組み込んだモデルの提案を行っている.課題3“浮力の作用する乱流場のモデル"において村上は浮力乱流場のモデル開発の前段階として建物周辺気流およびヒートアイランド形成時の都市空間内の流れ場、温度場の高精度LESデータベースを構築し、浮力の影響を取り込んだ改良k-ε型モデルを開発した.課題4“植生層内の乱流場のモデル"において日野は植生要素の抵抗によるエネルギー損失を考慮するようなサブグリッドスケールにおける乱れ作用の定式化を提案している。

Research Products

• [Publications] 小林敏雄: "LESによるはく離乱流の数値的研究" 東京大学生産技術研究所報告. 38. 53-93 (1993)
• [Publications] 小林敏雄: "バックステップ流れにおける乱流モデルの比較" 日本機械学会論文集(B). 59. 71-78 (1993)
• [Publications] T.Kobayashi: "Estimation of anisotropic k-ε model on the backward-facing step flow by LES data base" Journal of Wind Engg.and Indust.Aerodynamics. 46&47. 77-84 (1993)
• [Publications] T.Kobayashi: "Comparison of turbulence models applied to backward-facing step flow by LES data base" Proc.2nd Int.Symp. on Engg.Turbulence Modelling and Measurements. 133-142 (1993)
• [Publications] 李蓮源: "ディフューザ流れの数値解析-k-ε乱流モデルの比較・検討-" 日本機械学会全国大会講演会講演論文集(C). 930-63. 479-481 (1993)
• [Publications] 富樫盛典: "一般座標系を用いた円管内乱流のLES" 第7回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 287-290 (1993)
• [Publications] 石井英二: "一様乱流に対する応力方程式モデルの提案と比較" 日本機械学会論文集. 59. 3040-3047 (1993)
• [Publications] S.SATAKE: "Large eddy simulation of turbulent flow in concentric annuli" Ninth Symposium on Turbulent Shear Flows. 5-5-1-5-5-6 (1993)
• [Publications] 坂本勝: "MAC系解法による二次元流れの並列計算" 日本機械学会論文集. 60. 99-106 (1994)
• [Publications] M.Kanda: "3-dimensional turbulence structure of flow above and within a plant canopy" Ninth Symposium on Turbulent Shear Flows. 2. 12-1-1-12-1-6 (1993)
• [Publications] M.Hino: "Coherent structure of turbulent flow over wavy walls" Ninth Symposium on Turbulent Shear Flows. 2. 14-3-1-14-3-4 (1993)
• [Publications] M.Hino: "Strong turbulence observed in flood flows" Proc.25th Conf.IAHR. A. 161-168 (1993)
• [Publications] 稲垣聡: "都市ストリートキャニオンにおける風速場と熱環境に関する街路樹の効果" 水工学論文集. 37. 355-360 (1993)
• [Publications] 神田学: "都市道路網(熱の帯)上の熱対流混合層のLarge Eddy Simulation-大手町、皇居周辺を例に" 水工学論文集. 37. 177-182 (1993)
• [Publications] 日野幹雄: "直接計算による任意波状境界上の3次元乱流の解析" 水工学論文集. 37. 760-774 (1993)
• [Publications] 日野幹雄: "多点同時計測システムによる実河川洪水中の3次元大規模乱流構造の測定(2)" 水工学論文集. 37. 787-792 (1993)
• [Publications] 持田灯: "Dynamic Subgrid-scale Modelに基づくLESによる2次元角柱周辺流れの解析" 第7回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 275-278 (1993)
• [Publications] 持田灯: "LESによる2次元角柱に作用する変動風圧力と流れの3次元構造の解析-2次元計算と3次元計算の比較-" 日本建築学会構造系論文報告集. 47-55 (1993)
• [Publications] 持田灯: "都市の温熱環境の数値シミュレーション(その2)地表面高温領域周辺の乱流熱輸送に関するLES、k-εと風洞実験の比較" 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 317-320 (1993)
• [Publications] 近本智行: "浮力ダンピング下の低Re数流れに対応可能な改良型k-εモデルの提案とその検証" 第7回数値流体力学講演論文集. 319-322 (1993)
• [Publications] 村上周三: "Numerical sudy on horizontal nonisothermal jet in room with DSN.ASM and k-ε" International Symposium on Computational Fluid Dynamics Sendai. 2. 291-298 (1993)
• [Publications] 村上周三: "複合グリッドシステムを用いたLESによる2次元角柱周辺流れの解析" 生産研究. 46. 61-64 (1994)
• [Publications] M.Hino(Editor): "Water Quality and Its Contorol,IAHR Hydraulic Structure Design Manual" A.A.BALKEMA,ROTTERDAM, 262 (1994)