GS乱流場のSGS拡散効果を考慮したLESのSGSモデリング

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550148
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 森西 洋平 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (40222351)
• Keywords: LES / DNS / 平板チャネル乱流 / SGSモデル / SGS応力 / SGS熱流束 / a prioriテスト

Research Abstract

LESのSGS応力モデルおよびSGS熱流束モデルの評価基準を得るため,パッシブスカラー輸送を伴う平板チャネル乱流のDNSを実行した.流れ場は主流およびスパン方向に周期的であり,速度の壁面境界条件にはすべり無し条件が用いられている.熱的壁面境界条件としで,上下壁の温度差が無い等温壁間の流れ,および断熱と等温壁間の流れの2例が扱われている.壁面摩擦速度とチャネル半幅によるレイノルズ数は150,プラントル数は0.72である.まず,平均速度分布,平均温度分布,乱流強度分布,温度変動強度分布について,本研究で得られたDNSデータと従来のDNSデータとの比較を行い,本研究で得られたDNSデータが十分な信頼性を持つことが確認された.次に,DNSで得られた流れ場に空間的なフィルター化操作を行い,流れ場をGS成分とSGS成分とに分解し,GSおよびSGSそれぞれに対応する統計平均量を算出した.フィルター化操作は主流およびスパン方向の面内に対してガウシアン型のフィルターを用いて行われている.算出した統計平均量はSGS応力,SGS熱流束,GSレイノルズ応力,GS熱流束,SGS応力の輸送方程式の収支,SGS熱流束の輸送方程式の収支,GSレイノルズ応力の収支,およびGS熱流束の輸送方程式の収支である.さらに,SGS応力およびSGS熱流束について従来型のSGSモデルに対するa prioriテストを実行した.その結果,特に断熱壁近傍において従来型のSGS熱流束モデルはDNSデータを定性的にも再現しないことが示された.以上の結果は,第52回理論応用力学講演会(目本学術会議,H15.1.28〜1.30)のオーガナイズドセッシヨン「LESのモデリングと計算法」において,「平板チャネル乱流のDNSデータを用いたSGS熱流束の評価」の題目で講演発表されている.