2005 Fiscal Year Annual Research Report
壁乱流のマルチスケールダイナミクスの解明とLESに適した壁面境界条件モデルの開発
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17760136
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
坪倉 誠 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (40313366)
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| Keywords | 壁乱流 / マルチスケール / LES / 境界条件 / 乱流構造 |
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| Research Abstract |
本研究ではLES、およびDNSを併用したハイブリッドLESを適用することで壁乱流の空間構造を解析し、ミクロスケールからマクロスケールに至る乱流構造の相互作用に着目し、そのマルチスケールメカニズムを解明することを目的とする。得られた知見を基に、産業界におけるLESの実用化において最重要課題の一つである、LESに適した人工的壁面境界条件モデルの開発を目指す。
上記研究目的に対して、初年度は下記(1)(2)の課題に対して検討を行った。
(1)「LESによる壁乱流大規模構造の再現性(マルチスケールメカニズム解析手法の構築)」
LESで再現される三次元乱流構造の精度に影響を与えると考えられる、格子解像度、解析領域の詳細な検討、並びに乱流渦構造の可視化抽出手法等、本研究遂行上の重要な予備的知見を得ることを目的として、平板チャネル乱流及び円管内乱流のLES解析を行った(壁面レイノルズ数は1180程度とする)。特に対数則域で現れる大規模構造に着目し、平板チャネル流と円管内流での差について明らかにした。また、実験データが豊富な円管内流に対して、主流方向に半径の約100倍の解析領域を用いた超大規模領域解析を行い、壁乱流に現れる大規模構造の最大スケールを明らかにした(米物理学会で発表)。
(2)「DNSを併用したハイブリッドLESの開発」
壁面近傍微細構造をDNS解析し、外層の大規模構造についてはLES解析を行うDNS/LESハイブリッドモデルの開発を目指す。本年度は、モデル構築において不可欠な基礎データを収集するために、低レイノルズ数(600程度)の成層性平板チャネルDNS解析を行った。今後、同解析条件下のLES解析と結果を比較することで壁面からの距離に応じた流れ場の空間フィルタスケールの見積り、陽的にSGSモデルに組み込むことでモデルの構築を目指す。
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