2018 Fiscal Year Annual Research Report
development of numerical analysis for monitoring transition process of vortices and prediction of vortex generation
Project/Area Number |
16K06094
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Research Institution | Aichi Institute of Technology |
Principal Investigator |
中山 雄行 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (50440631)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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Keywords | 渦 / トポロジー / swirlity / 渦予測 / 予測旋回平面 / スケール分解 |
Outline of Annual Research Achievements |
最終年度の研究では、渦発生のトリガーとなるキーフローに着目し、特定の時間・タイミングに発生する渦の予測の解析可否、またキーフローのスケール解析を行った。 まず、渦発生後の旋回平面(固有平面)を予測し、この予測旋回平面と関連付けた座標系-予測旋回平面座標系を定義することができる。更に、この座標系において、渦流れに遷移させる流れ・せん断流れ成分を同定することにより、渦流れを生じさせるキーフロー、即ちガリレイ不変の渦生成流れの方向が同定できる。この予測旋回平面・キーフローの方向とその変化を予測することにより、特定の時点に発生する渦を効果的に同定できる可能性を示した。 また、乱流は複数のスケールの流れに分解できるが、キーフローをフーリエ係数を用いてスケール分解することにより、渦を発生させる流れのスケールを特定することができる。本研究における解析では、運動エネルギーが相当小さい流れのスケールがキーフローの生成に寄与していることを確認した。 これまで全体の研究を通し、渦予測技術のベースの確立を目標として渦の生成過程のトポロジーの詳細を追跡する解析を行って来た。研究の過程において、旋回平面の予測、また、予測旋回平面に関連付けて渦流れ・旋回流れを生じさせるキーフローの同定が可能となった。ここで、対象とする乱流を異なるレイノルズ数の一様等方性乱流、また非等方性乱流に展開する予定を変更し、低レイノルズ数の一様等方性乱流において更にキーフローを詳細に分析・着目することにより、特定の時点に発生する渦予測の解析の可否、また渦発生において着目すべき流れのスケールを特定する解析が可能であることを示すことができた。また、意外なことに、エネルギーの小さいスケール領域の流れが渦発生に貢献していることが判明した。これらの解析技術と知見は、ローカルトポロジーを応用した渦発生の予測技術のベースとなると考えられる。
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Research Products
(9 results)