2002 Fiscal Year Annual Research Report
乱流制御による熱輸送と運動量輸送の非相似性拡大に関する研究
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13650205
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
黒田 明慈 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90202051)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
工藤 一彦 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40142690)
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| Keywords | 乱流制御 / 数値シミュレーション / 乱流熱伝達 / 相似性 / チャネル乱流 / DNS |
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| Research Abstract |
壁面から吹出し・吸込みを行う場合に発生する流体中の局所的な圧力勾配の影響による速度場・温度場の非相似性拡大の効果に着目して、乱流場を制御し低摩擦・高熱伝達率の乱流熱伝達場が実現する可能性を探ることを目的とした。初年度はスペクトル法を用いたチャネル内乱流熱伝達の直接数値シミュレーションを行い、局所的に強いスイープ運動に対して吹出し制御を行っている領域で速度場と温度場の非相似性が拡大することを見出した。今年度はこの成果を基により柔軟に制御法(境界条件)を与えうる差分法を用いてシミュレーションを行った。試みた制御法は以下の通りである。(1)スイープ運動を検出した場合、これに対して吹き出し制御を行う。(2)吹き出した量をキャンセルするために壁面全体から吸い込みを行う。(2)の措置は、流れ方向に周期境界条件を用いるために流路途中で流量を増やさないというシミュレーション上の制約を満たすためである。結果として以下のことを得た。
1.本制御法により、壁面摩擦係数、熱伝達率共に低下することを確認した。
2.(1)の効果により、局所的には速度場と温度場の非相似性を拡大することができたものの、(2)の効果によって全体的には相似性は保たれたままであった。
以上から、非相似性を拡大する可能性としてシミュレーション上の制約を取り払い、吸い込みを行わない制御法を試みるべきであるという課題を得た。
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