2016 Fiscal Year Research-status Report
過渡成長に基づく非平衡乱流場の準秩序構造の解明と予測制御
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15K21677
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
焼野 藍子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 気候変動適応技術開発プロジェクトチーム, 特任技術研究員 (30634331)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非平衡乱流 / 過渡成長 / 流体制御 / 遷移 / 線形安定性解析 / 壁乱流 / 自立維持機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は平成27年度より引き続き，スパン方向振動場のチャネル流れについて，振動周期と振幅を変えた数十ケースの，より高解像度での直接数値計算を実施した．さらに，まずチャネル流れにおいて，数百ケースの直接安定性解析を実施し，非制御場でのレイノルズ数やターゲット時間への依存性を確かめた．その結果，最も不安定となる渦運動は，ターゲット時間に大きく依存することを確かめた．さらにレイノルズ数が低い場合は，高い場合に比較して粘性スケールとチャネル幅スケールの分離がなされないで，幾つかの異なる傾向があることがわかった．これらの解析により，チャネル流れでの非平衡な層流-乱流遷移状態での壁乱流準秩序構造の生成機構の新しい知見を得た．
さらに，平成27年度に構築した二次元ハンプ周りの高レイノルズ数流れの計算結果をもとに，乱流統計量に基づく詳細解析を行った．中でも，スパン方向に空間周期性のある局所体積力が，高レイノルズ数ハンプ周りで生じる流れ方向速度の縞模様の壁乱流構造を誘起し，その後流の乱れの増加へどのような影響を及ぼすかを調べた．従来，このような縞模様の壁乱流構造の生成機構については多くの議論がなされてきている．本解析結果では，後流の乱れ強度は局所体積力のスパン方向波長に依存するが，誘起された流れ方向速度強度はいずれの波長の場合でも同じであった．これにより，まず不安定性により生成するのは流れ方向に軸を持つ縦渦構造であり，それに伴って，流れ方向速度のストリーク構造の縞模様が生じることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は制御時の直接安定性の解析には踏み込めなかったが，数百ケースの解析結果に基づき乱流の遷移機構に関する新しい知見を多く得ることができた．また，前年度に構築した二次元ハンプ周りの高レイノルズ数流れの計算結果をもとに解析を行い，将来的な制御の最適設計に有用な指針を得るだけでなく，非平衡乱流場での壁乱流準秩序構造に関する興味深い結果を得た．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は，直接安定性解析において，乱流の非線形性の効果に，さらにスパン方向振動や，ハンプ周りの壁面曲率による非平衡乱流の影響を考慮する．そのため，前年度に得られたスパン方向振動場における，振動パラメータに依存する特定の変数とレイノルズ応力の相関関係や，ハンプ周りで生じる渦構造周りの位相平均統計量の運動量輸送の詳細解析を実施する．
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| Causes of Carryover |
海外での国際会議の参加費用として計上していたが，研究の進捗状況や，他の業務との兼ね合いを鑑みて，取りやめた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度に発表予定のジャーナルの校閲代，投稿料として使用する．
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