2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of statistics and dynamics of near-wall turbulence on the basis of exhaustive four-dimensional analysis
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16H04268
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
後藤 晋 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40321616)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 乱流 / 数値シミュレーション / 秩序構造 / ４次元解析 / 渦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度もほぼ計画通りに研究を遂行することができた。具体的には、周期境界条件下の乱流、平板上の乱流境界層、平行平板間乱流、格子乱流、円柱後流、容器内乱流などの複数の異なる境界条件下の発達した乱流の数値シミュレーションを実行し、得られたデータの徹底的な時空間解析（４次元解析）により、これらの乱流中の秩序構造の詳細やその維持機構を明らかにした。
とくに乱流境界層および平行平板間乱流に関しては、十分に高いレイノルズ数の乱流のデータを用いて「渦の階層構造の詳細な解析」を遂行し、多くの重要な知見を得た。たとえば、壁面からの距離程度の大きさの大規模渦（壁面近傍では必ずしも大規模渦ではないが、壁面からの距離程度の大きさの渦という意味で大規模渦と呼ぶ）は平均流による渦伸長により維持される一方で、それよりも小さな渦は、より大きな渦が誘導する引き伸ばし場により維持されることを定量的に明らかにした。つまり、周期境界条件下の乱流中に見られるようないわゆる「エネルギーカスケード現象」が、十分に大きなレイノルズ数の壁乱流の対数層における小規模渦の維持機構であることをはじめて数値的に実証した。
さらに、物体の背後に生成される乱流中の渦の階層構造に関する詳細な知見も得たし、また、容器内乱流（カルマン乱流）に対しても数値シミュレーションを進め、従来までの室内実験によりよく知られていた系のゆっくりとした（流れを駆動する円盤の回転周期よりも十分に長い）時間周期的な変動と、系の内部で起こるエネルギーカスケードの関係を明らかにできた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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