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2008 Fiscal Year Annual Research Report

高いレイノルズ数の乱流における普遍性の計算科学的検証

Research Project

Project/Area Number 20340099
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

金田 行雄  Nagoya University, 大学院・工学研究科, 教授 (10107691)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石井 克哉  名古屋大学, 情報連携基盤センター, 教授 (60134441)
石原 卓  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10262495)
芳松 克則  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70377802)
Keywords乱流 / 高いレイノルズ数 / 直接数値シミュレーション / データ解析 / 統計的普遍性 / 平行2平板間乱流 / Wavelet / Coherent Vortex Simulation
Research Abstract

本研究の目的は計算科学的方法によって高いレイノルズ数の乱流の持つ統計的普遍性の定量的検証を行なうことである。平成20年度の主な成果は以下のとおりである。
(A)地球シミュレータ(ES)上で実現した乱流の大規模直接数値シミュレーション(DNS)データを名古屋大学の並列大型計算機システムに移行し、データ解析を行った。厳密な関係式として注目されているコルモゴロフの4/5則のレイノルズ数およびスケールへの依存性についてのこれまでの成果をまとめ、公表した。また、Wavelet手法に基づくデータ解析によって、乱流場とランダムな場の間欠性等の統計量の比較を行い、そのスケール依存性の違いを明らかにした。
(B)スペクトル法(フーリェ・チェビシェフタウ法)による、格子点数1024の3乗の平行二平板間乱流の高精度・高解像度かつ高効率なDNSをESの64ノード(512コア)を用いて実施し、壁摩擦速度に基づくレイノルズ数Reτ=2560(世界最大)の準定常状態を実現した。得られた乱流場の対数則領域の1次元エネルギースペクトルはコルモゴロフの慣性小領域のスペクトルと矛盾しないものであり、乱流実験データとも定量的によく一致することが示された。
(C)乱流の持つ巨大自由度の縮約手法として有望なCoherent Vortex Simulation (CVS)手法により3次元非圧縮性一様等方性乱流の数値計算を行った。一般にLESモデルでは、解像しないスケールの情報をモデル化しないと計算が破綻するけれども、CVS法によれば、無秩序成分を解像せず無視するだけであるにもかかわらず、エネルギースペクトルなどの統計量が良く再現されることが示された。

  • Research Products

    (28 results)

All 2009 2008 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (19 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Intermittency and scale-dependent statistics in fully developed turbulence2009

    • Author(s)
      K. Yoshimatsu, N. Okamoto, K. Schneider, Y. Kaneda, M. Farge
    • Journal Title

      Physical Review E 79

      Pages: 026303

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] study of High-Reynolds Number Isotropic Turbulence by Direct Numerical Simulation2009

    • Author(s)
      T. Ishihara, T. Gotoh, Y. Kaneda
    • Journal Title

      Annual Review of Fluid Mechanics 41

      Pages: 165-180

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coherent Vortices Formation in Homogeneous Rotating Turbulence : Asymmetry between Cyclonic and Antioyclonic Vortices2008

    • Author(s)
      K. Yoshimatsu, M. Midorikawa, Y. Kaneda
    • Journal Title

      Frontiers of Computational Science 2008

      Pages: 69-76

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct Numerical Simulation of Turbulent. Channel Flow at High Reynolds Number2008

    • Author(s)
      K. Morishita, T. Ishihara, Y. Kaneda
    • Journal Title

      Frontiers of Computational Science 2008

      Pages: 165-172

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Energy Transfer in High Reynolds Number Three-Dimensional Homogeneous Isotropic Turbulence : A Wavelet Viewpoint2008

    • Author(s)
      N. Okamoto, K. Yoshimatsu
    • Journal Title

      Frontiers of Computational Science 2008

      Pages: 173-180

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高レイノルズ数一様等方性乱流における秩序渦 : ウェーブレッドの視点から2008

    • Author(s)
      岡本直也, 芳松克則, K. Schneider, M. Farge, 金田行雄
    • Journal Title

      京都大学数理解析研究所講究録 1608

      Pages: 151-158

  • [Journal Article] Examination of Kolmogorov's 4/5 Law by High-Resolution Direct Numerical Simulation Data of Turbulence2008

    • Author(s)
      Y. Kaneda, J. Yoshino, T. Ishihara
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan 77

      Pages: 064401

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] FENE-P モデルを用いた抵抗低減チャネル乱流の直接数値シミュレーション2008

    • Author(s)
      高橋知也, 石原卓, 金田行雄
    • Organizer
      第22回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • Year and Date
      20081217-20081219
  • [Presentation] 時間発展乱流混合層のDNSによる2点速度相関2008

    • Author(s)
      杉木慎吾, 石原卓, 金田行雄
    • Organizer
      第22回数値流体力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • Year and Date
      20081217-20081219
  • [Presentation] Direct numerical simulation of turbulent channel flow at high Reynolds number2008

    • Author(s)
      K. Morishita, T. Ishihara, Y. Kaneda
    • Organizer
      International Symposium on Frontiers of Computational Science 2008
    • Place of Presentation
      Nagoya University
    • Year and Date
      20081127-20081129
  • [Presentation] Columnar Vortices Formation in Freely-Decaying Homogeneous Rotating Turbulence2008

    • Author(s)
      K. Yoshimatsu, M. Midorikawa, Y. Kaneda
    • Organizer
      International Sympos ium on Frontiersof Computational Sci ence 2008
    • Place of Presentation
      Nagoya University
    • Year and Date
      20081127-20081129
  • [Presentation] Intermittency and scale-dependent statistics in Fully Developed Turbulence2008

    • Author(s)
      K. Yoshimatsu, N. Okamoto, K. Schneider, Y. Kaneda, M. Farge
    • Organizer
      61th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics
    • Place of Presentation
      San Antonio, USA
    • Year and Date
      20081123-20081125
  • [Presentation] Direct Numerical Simulation of Turbulent channel Flow at High Reynolds Number2008

    • Author(s)
      K. Morishita, T. Ishihara, Y. Kaneda
    • Organizer
      Japan-Russia Workshop on Study of Hydrodynamical Instability
    • Place of Presentation
      Kobe, Japan
    • Year and Date
      20081118-20081120
  • [Presentation] Direct Numerical Simulation of Turbulent Boundary Layer using Sinc-Galerkin Method2008

    • Author(s)
      T. Ishihara, H. Iwata, Y. Kaneda
    • Organizer
      Japan-Russia Workshop on Study of Hydrodynamical Instability
    • Place of Presentation
      Kobe, Japan
    • Year and Date
      20081118-20081120
  • [Presentation] 乱流の大規模DNSデータ解析 : 速度差の統計の距離依存性とRe依存性2008

    • Author(s)
      石原卓
    • Organizer
      九州大学応用力学研究所平成20年度共同利用研究集会「乱流現象及び多自由度系の動力学, 構造と統計法則」
    • Place of Presentation
      九州大学応用力学研究所
    • Year and Date
      20081113-20081115
  • [Presentation] 3次元回転乱流における柱状渦構造の形成要因2008

    • Author(s)
      芳松克則, 緑川麿, 金田行雄
    • Organizer
      九州大学応用力学研究所平成20年度共同利用研究集会「乱流現象及び多自由度系の動力学, 構造と統計法則」
    • Place of Presentation
      九州大学応用力学研究所
    • Year and Date
      20081113-20081115
  • [Presentation] Statistics of two-point velocity difference in high-resolution direct numerical simulations of turbulence in a periodic box2008

    • Author(s)
      T. Ishihara
    • Organizer
      Inertial-Range Dynamics and Mixing
    • Place of Presentation
      Cambridge, UK
    • Year and Date
      20080929-20081003
  • [Presentation] The decay of low magnetic Reynolds number turbulence in an imposed magnetic field2008

    • Author(s)
      N. Okamoto, P. A. Davidson, Y. Kaneda
    • Organizer
      Inertial-Range Dynamics and Mixing
    • Place of Presentation
      Cambridge, UK
    • Year and Date
      20080929-20081003
  • [Presentation] 高レイノルズ数一様等方性乱流における秩序渦 : ウェーブレッドの視点から2008

    • Author(s)
      岡本直也, 芳松克則, Kai Schneider, Marie Farge, 金田行雄
    • Organizer
      日本流体力学会年会2008
    • Place of Presentation
      神戸大学六甲台キャンパス
    • Year and Date
      20080904-20080907
  • [Presentation] 高レイノルズ数チャネル乱流の直接数値シミュレーション2008

    • Author(s)
      森下浩二, 石原卓, 金田行雄
    • Organizer
      日本流体力学会年会2008
    • Place of Presentation
      神戸大学六甲台キャンパス
    • Year and Date
      20080904-20080907
  • [Presentation] Small-scale statistics in High Reynolds Number Turbulence-A Study by Direct Numerical Simulation-2008

    • Author(s)
      Y. Kaneda
    • Organizer
      The Twelfth Asian Congress of Fluid Mechanics
    • Place of Presentation
      Daejeon, Korea
    • Year and Date
      20080818-20080821
  • [Presentation] Statistics in direct numerical simulation of high Reynolds number turbulence in a periodic box2008

    • Author(s)
      Y. Kaneda
    • Organizer
      Symposium on Fluid Science and Turbulence, At the boundaries of nonlinear physics, fluid mechanics and turbulence : where do we stand?
    • Place of Presentation
      Baltimore, USA
    • Year and Date
      20080530-20080531
  • [Presentation] DNS of Turbulence Under Simple Geometrical Conditions-Universality in Small-Scale statistics2008

    • Author(s)
      Y. Kaneda
    • Organizer
      Workshop on Petascale Computing : Its Impact on Geophysical Modeling and Simulation
    • Place of Presentation
      Boulder, USA
    • Year and Date
      20080505-20080507
  • [Presentation] Coherent vortices in high resolution direct numerical simulation of homo geneous isotropic turbulence : A wavelet Viewpoint2008

    • Author(s)
      K. Yoshimatsu, N. Okamoto, K. Schneider, M. Farge, Y. Kaneda
    • Organizer
      International Workshop on 'Multiseale methods for fluid and plasma turbulence : applications tomagnetically confined plasmas in fusion devices'
    • Place of Presentation
      Marseille, France
    • Year and Date
      20080421-20080425
  • [Presentation] FENE-Pモデルを用いた抵抗低減チャネル乱流DNSによる乱流構造の解析2008

    • Author(s)
      高橋知也, 石原卓, 金田行雄
    • Organizer
      第6回日本流体力学会中部支部講演会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2008-11-08
  • [Presentation] 高レイノルズ数チャネル乱流の直接数値シミュレーション2008

    • Author(s)
      森下浩二, 石原卓, 金田行雄
    • Organizer
      第3回計算科学フロンティアフォーラム〜計算科学の発展と教育〜
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2008-09-09
  • [Book] Frontiers of Computational Science 20082008

    • Author(s)
      Y. Kaneda, M. Sasai, K. Tachibana (Eds. )
    • Total Pages
      293
    • Publisher
      名古屋大学21世紀COEプログラム「計算科学フロンティア」
  • [Remarks]

    • URL

      http://kenpro.mynu.jp:8001/Profiles/0001/0000112/profile.html

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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