| Research Abstract |
Large Eddy Simulation (LES)は,格子で解像できるグリッドスケールの渦は直接計算をし,格子解像度以下のサブグリッドスケールの渦つまり微細なコヒーレント構造は乱流の統計的性質からモデル化する計算手法である。レイノルズ平均モデルに比べて経験的なモデル定数が少なく,様々な流れ場への応用が期待されているが,実際の高レイノルズ数流れ場では,壁近くまですべてLESで計算を行うと計算時間・容量の増大を招くので,壁モデルが必要となる。これは,導電性をもつ流体に磁場を印可した際に得られる,通常の境界層よりも薄いハルトマン層をもつ電磁流体(MHD)乱流においても.顕著となることが分かった。そこで,乱流中に普遍的に存在するコヒーレント構造をもとにした壁モデルの開発を目的として,速度勾配テンソルの第2不変量で抽出した渦構造を,速度勾配テンソルの大きさで無次元化した変数の性質を調べ,以下の結果を得た。バーガーズ渦に関して,その変数の解析解を調べたところ,渦度が強いところでは1となり,せん断が強いところでは,-1となるデジタル的な振る舞いをすることが分かった。実際の乱流は,孤立した渦ではないので,その分布が重なり,つながったものとなるが,レイノルズ数に依存せずに,構造を抽出できることが分かった。そのような局所的な情報から得られた変数の平均値,分散,確率密度関数といった統計的性質に,レイノルズ数依存性がなく,壁からの距離に応じて.それらの値が決まることから,壁モデルへの変数として利用可能であるごとが分かった。
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