2004 Fiscal Year Annual Research Report
非一様非等方乱流場の普遍的構造の解析と統計理論の展開
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14340033
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
金田 行雄 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10107691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 俊幸 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70162154)
石井 克哉 名古屋大学, 情報連携基盤センター, 教授 (60134441)
石原 卓 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 講師 (10262495)
吉田 恭 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助手 (30335070)
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| Keywords | 非一様非等方性乱流 / 直接数値シミュレーション(DNS) / 乱流の普遍的構造 / 乱流の統計理論 / Reynolds数依存性 / Large Eddy Simulation / 乱流モデル / 平面Poiseuille乱流 |
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| Research Abstract |
現実的な乱流の解明のためには非一様・非等方性の影響の定量的把握、それに基づく理論あるいはモデルの構築が不可欠である。本研究では、このような背景のもとに、統計理論的方法と乱流の大規模DNSを用い、主として概略以下に述べる成果を得た。
(A)乱流大規模直接数値シミュレーション(DNS)とそのデータ解析:
乱流場の小さなスケールの渦の持つ普遍的構造に着目し世界最大規模の乱流DNSデータ解析を行い、(i)種々の統計(Skewness、Flatness因子、確率分布関数、高次速度モーメントなど)のReynolds(Re)依存性、(ii)高いReにおける漸近的普遍性、を明らかにした。また、これまでのDNSでは困難であった高いReにおける(iii)Kolmogorovの相似仮説の定量的検証、iv)Large Eddy Simulationにおける渦粘性仮説の検証を行なった。
(B)非等方性乱流の普遍構造とモデル化:
外力下での非等方性乱流の典型例である成層乱流について、小さなスケールにおける非等方エネルギースペクトルを理論的に導き、DNSとの検証により、その考え方の有効性を確認した。強い一様磁場の下での電磁流体乱流についても、その考え方を適用し理論的解析を行うとともにDNSを行った。
(C)壁乱流のDNSとデータ解析:
本研究ではChebyshev-tau法と結合コンパクト差分スキームとによる平面Poiseuille乱流のための2種類のDNSコードを開発し、その性能を検証した。その結果、とくにこれまでほとんど報告のなかった壁に垂直な方向の速度相関スペクトルの解析等によって、乱流中の渦のスケール分布の壁からの距離への依存性、およびReへの依存性を明らかにした。
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Research Products
(4 results)
