DNSによる高レイノルズ数捩れ乱流境界層における乱流輸送現象の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04207
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 阿部 浩幸 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 (80358481)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 3次元乱流境界層 / DNS

Outline of Annual Research Achievements

2021年度は，2020年度に行った3次元乱流境界層の直接数値シミュレーション（DNS）に関する研究の調査，圧力勾配駆動による捩れ乱流境界層のDNSの検討及び計算対象の構築に基づき，DNSの計算コードの作成を継続した．

計算対象は，Inflow-Outflowの計算とし，流入データは，Lundら(1998, J. Comput. Phys., Vol. 140, pp. 233-258)のリスケーリング・リサイクリング法を用いたドライバー部の計算データを，捩れ乱流境界層の本計算の流入条件として与えた．計算コードは，研究代表者の研究グループが行っているせん断駆動の捩れ乱流境界層DNSのコードを拡張した形で作成を行った．逆圧力勾配の形成は上部境界を操作することとし，空間的離散化は，流れ方向・スパン方向は4次精度中心差分，壁垂直方向は2次精度で行った．時間進行は，壁垂直方向の粘性項は2次精度のクランクニコルソン法を用い，その他の項は3次精度ルンゲクッタ法を用いた．

2022年度は，上記の圧力勾配駆動の捩れ乱流境界層のコードの開発を完了し，データの収集を進めていく予定である．その際に，どの程度の流れ方向の計算領域で捩れ乱流境界層がcollateral状態に達するかDNSで調べる予定である．また，せん断駆動と圧力勾配駆動の流れ場の違いについて，研究代表者の研究グループが進めているせん断駆動のDNS及び既往のDNSの結果と比較することにより検討を行う予定である．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2021度は，DNSコード作成を継続したが，研究所の仕事の関係で，本業務に充当できた時間が少なかったため，コードの完成が計画よりも遅れている．

Strategy for Future Research Activity

2022年度は，本業務に積極的に時間を充当し，早期にコードの開発を完了し，データの収集及び解析を進めていく予定である．

Causes of Carryover

2021年度は，本研究の遂行に必須となるハードディスクの物品や図書の購入を行った．一方，研究調査を予定していた学会がコロナ対策のためオンライン開催となったことを受け残額が出たが，2022年度の本研究の遂行に必須となるパソコン等の物品の購入に充当する予定である．