発達した乱流における秩序構造の動力学-巨視的秩序形成と内部構造の役割

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08640505
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 藤 定義 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10217458)
• Keywords: 乱流 / 構造 / 秩序形成 / 熱対流 / 壁乱流

Research Abstract

発達した乱流中の構造及びその動力学に関し主に以下の3つの成果を得た。
1.2次元一様熱対流乱流では、エントロピーカスケードが乱流輸送を支配している。3次元ナビエ=ストークス乱流同様、カスケードは間欠的である。間欠性を定量的に評価するために、ESS手法をもちいて直接構造関数を計算し指数を求めた。その結果、ESS手法は有効であり、もっともらしい結果を与えるが、既存の間欠性理論では説明できないことが判明した。これは、間欠性のモデルが散逸率の間欠性に基づいており、速度差や温度差の統計を直接反映しないためである。現在、モデルの拡張を行っている。
2.カスケード間欠性の動力学的側面を、特性時間に着目し調べた。間欠性を担う構造は相関時間の揺らぎが小さく、時間、スケール的に相関が強いことを明らかにした。これに対し、間欠性を示さない一様乱れが構造の背景に存在し系全体のエントロピーの大半を保持しており、この平均場のスケーリングが間欠的な構造の持つ特性時間のスケーリングを決めていることを、直接数値シミュレーション、シェルモデルを用いて明らかにした。
境界層乱流において、様々な秩序構造のうちストリークを壁付近から外層まで一意的に定義する手法と可視化法を提案し、乱流統計へのストリークの寄与を明かにした。特に、こ粘性底層での秩序構造の形成プロセスを明らかにした。来ることを明かにした。

Research Products

• [Publications] M.Iima d S.Toh: "Time scaling of Enstropy transfer process in free convection" Journal of the Physical Society of Japan. 67・2. 373-376 (1998)
• [Publications] K.Araki, S.Toh & T.Kanahara: "Stakitity of a modon structure: Multipole expancion analysis" Wave motion. 867. 1-10 (1998)