2005 Fiscal Year Annual Research Report
LESのための粗面せん断力モデルの開発に向けて;壁乱流の実験的および数値的な研究
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15560448
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| Research Institution | RITSUMEIKAN UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
WELLS John C. 立命館大学, 理工学部, 助教授 (60301644)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江頭 進治 立命館大学, 理工学部, 教授 (00027286)
杉山 進 立命館大学, 理工学部, 教授 (20278493)
大上 芳文 立命館大学, 理工学部, 教授 (30203722)
梶島 岳夫 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30185772)
竹原 幸生 近畿大学, 理工学部, 助教授 (50216933)
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| Keywords | turbulence / L.E.S. / wall stress / P.I.V. / Fictitious Domain simulation / curved wall / pressure drag |
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| Research Abstract |
壁近傍流れのParticle Image Velocimetry(PIV)測定法について、昨年度提案した画像処理法をさらに発展させた。我々が開発した処理法においては、壁近傍で流れ方向がほぼ壁に平行する条件を有効に使うとともに、せん断率の高い流れが取り扱い可能である。またステレオPIVの場合の壁における速度勾配のに成分のreconstruction equationsを導いた(文献(1))。本年度の改善点が二つある。一つ目は、壁近傍の画像テンプレート内の速度分布が線形であることを仮定しかなくなっている。これによって、壁に直角するテンプレートの幅が広くでき、現実的な低いトレーサー濃度の場合でも信頼性の高い流速測定が可能となる。二つ目の改善点として、画像の変形を用いて曲面的な壁が取り扱い可能となった。これにより、「壁PIV」測定法の適応範囲が大幅に広くなる。正弦曲線床の実験画像へ適応した結果、以上の二点が妥当であることを確かめた(文献(4))。
固液二相乱流の現象に対して、自身の"Fictitious Domain"法のシミュレーションプログラムを発展させることによって、粒子濃度の高い流れを扱えるようになっている。粒子同士の接触過程の扱いを検証するために、回転円柱内のガラスビーズの一時的な斜面崩壊のシミュレーションを行った。崩壊前の最大斜面角度および崩壊後の最小角度は、+/-1.5度の精度で実験結果と合っている(文献(2))。
粗面を対象としたLarge Eddy Simulation(LES)においては、凸凹に作用する圧力抵抗のモデル化が重要で未解決の課題である。その関連で、一般の物体に働く圧力抵抗と表面における渦度発生過程を理論的に扱い、それらと流れ中の渦度の移流との関係を明らかにした(文献(3))。この関係式が上記のFictitious Domain法やLES法のアルゴリズム開発の役に立っであろう。
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