乱流噴流の微細構造に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452173
• Research Institution: Institute of Industrial Science, 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): 大島 まり 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40242127) ; 佐賀 徹雄 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30013220) ; 谷口 伸行 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10217135)
• Keywords: 乱流 / 噴流 / 渦構造 / 可視化計測 / LES / 感温液晶 / マイクロカプセル / サブグリッド・スケールモデル

Research Abstract

本研究では、乱流噴流の初期領域での組織的渦構造の形成過程と崩壊、それに続く相似速度分布をもつ発達領域の形成に関して、乱流噴流中の渦構造が運動エネルギの輸送機構におよぼす影響を中心に考察した。研究方法として可視化手法を用いた実験計測とLESによる数値解析を取り上げ、乱流噴流の解析への応用について検討した。本年度は、平成6年度研究で開発された感温液晶粒子カラー画像情報処理システムを用いて行われた乱流噴流の統計量の計測結果に対して詳しく検討し、温度と速度の乱流相関計測に必要な計測システムの信頼性を評価した。また、数値解析に関しては、平面乱流噴流のLESコードから軸対称乱流LESコードへの拡張および現在新しく提案されているLES乱流モデルの導入について研究を行った。軸対称流れの解析に対しては、旋回を含む円管流れのLESの数値計算手法を完成し、数値誤差の影響などを検討した。また、LES乱流モデルについてはDynamic Model(Germano)および、Scale Similarity Model(Bardina)について、主にチャンネル流れLESを対象に各種修正モデルの予測精度と数値安定性について数値検証による基礎的研究を行った。これらの結果から、軸対称噴流について乱流組織を検討できる高精度なLESの可能性が見出せたが、計算を実行するには至らなかった。そこで、組織構造に関する解析については平面噴流LESを重点的に分析し、平面噴流においては相似流れの形成にいたる遷移領域にせん断乱流と類似の縦渦リブ構造か見られ、その後急速に3次元性が発達することなどの、実験研究では明らかには指摘されていなかった点が確認された。

Research Products

• [Publications] D.Doh: "New Concept the Measurement of Three-Dimensional Temperature Velocity" Proc.Advances in Turbulent Research-1995. 121-140 (1995)
• [Publications] Y.Dai: "Inverstigation of Organizd Structures in Plane Jet Flow by Using Large Eddy Simulation" Tenth Symposium on Turbulent Shear Flow. 1. 9-25 29 (1995)
• [Publications] M.Tsubokura: "Large Eddy Simulation of Turbulent Channel Flow Using an Unstrutured Mesh" ASME-1995 Numerical Developments in CFD. 215. 81-87 (1995)
• [Publications] N.Tshuda: "System Development of Particle Tracking Velocimetry for Turbulent Flow Measurement: Turbulence Measurement around a Backward Facing Step" ASME-1995 Experimentle and Numerical Flow Visualization. 218. 29-36 (1995)
• [Publications] T.Kobayashi: "Large Eddy Simulation of Turbulent Flow in Circular and Elliptic Pipes using the Curvilinear Coordinate Grids" Applications of High-Performance Computing in Engineering ASE'95. 141-174 (1995)
• [Publications] M.Oshima: "Computationmal Visualization of Magnetic Field Effects on Flow and Temperature Fields in a Silicon Melt Flow" ASME-1995 Experimentle and Numerical Flow Visualization. 218. 1-6 (1995)
• [Publications] T.Kobayashi: "A Three-Dimensional Simultaneous Scalar and Vector Tracking Method" Proc.of the Int.Workshop on PIV-Fukui'95. 33-43 (1995)
• [Publications] D.Doh: "Respective Measurement Method Related to Micromachine" Proc.of the Int.Workshop on PIV-Fukui'95. 45-48 (1995)
• [Publications] T.Kobayashi: "An Estimation of Measurement Accuracy of Three Dimensional Particle Tracking Velocimetry through Circular Refractive Planes of a Grass Pipe" Proc.of the 7th Int.Symp.on Flow Visualization. 608-613 (1995)
• [Publications] T.Kobayashi: "Large Eddy Simulation of Turbulent Swirling Flow" Proc.of the Int.Symp.on Mathematical Modeling of Turbulent Flows. 211-216 (1995)
• [Publications] T.Kogaki: "Large Eddy Simulation of Flow around a Rectangular Cylinder" Proc.of the Int.Symp.on Mathematical Modeling of Turbulent Flows. 217-222 (1995)
• [Publications] T.Kobayashi: "Large Eddy Simulation of Flow around a Rectangular Cylinder" Proc.of the Int.Symp.on Mathematical Modeling of Turbulent Flows. 217-222 (1995)