SGS stress transport equation-based SGS modeling for comprehensive LES model

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K03963
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19010:Fluid engineering-related
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: Matsuyama Shingo 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (60392841)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: SGS応力輸送方程式 / LES / 平面乱流噴流 / 高レイノルズ数

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to realize SGS stress transport equation-based LES modeling by utilizing the DNS database for turbulent plane jets.
As a first step, a priori tests using the DNS data were performed to model the unlcosed terms in the SGS stress transport equation. Furthermore, we incorporated the SGS stress transport equation model into the LES solver and succeeded in constructing a stable numerical solution method by introducing an upwind-type interpolation scheme and a strain time scale for the dissipation term.
With these results, a new SGS stress equation-based LES modeling was realized.

Free Research Field

乱流工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

解析対象の流れ場に応じたSGSモデルのチューニングが一切必要なく、粗い計算格子を用いても良い結果が得られるようなLESは誰もが望む理想像である。
本研究において構築されたSGS応力方程式型のモデルでは仮定に基づいたSGS応力のモデリングを行わずに輸送方程式を直接解くため、モデルチューニングの必要性がない。また、SGS応力方程式によってSGS乱流成分が陽的に計算されるため、格子が粗い場合にはSGS乱流成分の寄与が増加して格子解像度に対する依存性が解消される。今後、SGS応力方程式型のLESモデリングが誰にでも使いやすい普遍的なLESモデルとして広く普及することを期待する。