2008 Fiscal Year Annual Research Report
境界層乱流構造とスカラ輸送に及ぼす壁面ブロック効果と温度成層効果の相互作用の解明
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18686015
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
長田 孝二 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 准教授 (50274501)
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| Keywords | 乱流境界層 / スカラ輸送 / 壁面ブロック効果 / 温度成層 / 浮力 / 渦 / 三次元直接数値計算 / 風洞実験 |
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| Research Abstract |
前年度に開発した数値計算プログラムを用いて, 一様流の乱れを発生させるためのフラクタル格子乱流の三次元直接数値計算を行い, その特性を明らかにした. また, 熱輸送を伴う計算を行うため, スカラーの方程式を同時に高精度で解く計算コードを開発し, 格子乱流場での熱輸送に関する計算を行った. 壁面乱流境界層を精度よく解くために, 対流項と圧力項に対して四次精度の保存型中心差分を, 粘性項に対して六次精度のコンパクトスキームを用いるスキームを開発し, 平行平板間乱流の計算を行い精度の確認を行った. その結果, 高次の乱流統計量までスペクトル法による計算結果と良く一致し, 本研究で開発したスキームが世界最高レベルの計算精度を有することを確認した. 実験においては, 液相および気相の乱流場で乱れを発生させるために従来のレギュラー格子とフラクタル格子を作成し, 実験を行った。フラクタル格子は光造詣により作成した. 実験の結果, フラクタル格子によって従来の格子乱流よりも著しく強い乱れを発生させることを確認した. 壁面乱流境界層における温度成層効果に関しては, 壁面を加熱・冷却した乱流境界層の特性を明らかにした. しかし, 外部乱れの影響に関しては数値計算を含め, 今後の課題である. また, 風洞を用いた実験により, 壁面ブロック効果によってコーナー壁近傍でプラントルの第二種二次流れが発生することを示し, 急激変形理論による解析結果とも良好に一致することを示した.
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