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2012 Fiscal Year Annual Research Report

高ペクレ数乱流拡散・反応場のラグランジュ的マルチスケール混合機構の解明とモデル化

Research Project

Project/Area Number 22360077
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

酒井 康彦  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20162274)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 角田 博之  山梨大学, 医学工学総合研究部, 准教授 (10207433)
久保 貴  名城大学, 理工学部, 准教授 (20372534)
吉田 尚史  信州大学, 工学部, 准教授 (90262857)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords流体工学 / 乱流拡散 / 混合 / 化学反応 / ラグランジュ特性 / マルチスケール構造
Research Abstract

本研究は,高ペクレ数乱流場,特に液相乱流中での高シュミット数物質拡散・化学反応場のラグランジュ的マルチスケール混合機構を,実験と数値シミュレーションにより解明するとともに,その結果に基づき,PDF計算用分子混合モデルの開発を目指すものである.具体的には,以下に示されるように,実験(研究目的(A))とシミュレーション(研究目的(B))に分けて, 研究を遂行する.研究目的(A):高分解能ラグランジュ的マルチスケール速度・濃度計測システムの開発と乱流拡散場におけるラグランジュ的マルチスケール統計量特性の実験的解明,研究目的(B):確率微分方程式やランダムフーリエモード法を利用した拡散・反応場のPDF数値シミュレーションおよびDNS,LESによる分子混合モデルの検証.
○研究目的(A)について:平成24年度は,前年度に引き続き,既存の格子乱流水路を使用して,2次元平面内で格子乱流中の混合拡散場の速度2成分・濃度同時測定を試みた.また,2次元平面スキャン方式による3次元計測の準備を進めた.また,2次元噴流の反応場の計測も行った.
○研究目的(B)について:(1)ラグランジュ的PDF法による拡散・反応場の数値計算:前年度に引き続き,2次元乱流噴流での単成分・多成分変動スカラー場と2次の化学反応場(R+B→S)の計算を行った.その場合,速度場はDNSで計算し,スカラー場には分子混合モデルを導入して濃度統計量を計算した.(2)ランダムフーリエモード法を利用した拡散・反応場の数値計算:前年度に引き続き,格子乱流中におかれた周りのプルームの粒子軌道計算するコードの開発を行った.また,格子乱流中の反応を伴う混合層の計算を実行した. (3)DNSやLESによるパッシブスカラー場や反応場の数値計算:前年度までに開発したDNSコードを利用して,2次元乱流噴流拡散場や反応場の特性を詳細に調べた.

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (25 results)

All 2013 2012

All Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 15 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Joint Statistics between Velocity and Reactive Scalar in a Turbulent Liquid Jet with a Chemical Reactions2013

    • Author(s)
      Tomoaki Watanabe
    • Journal Title

      Physica Scripta

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] PLIF Analysis on the Fractal Dimension of High-Schmidt Number Scalar Mixing in Fractal-Generated Turbulence2013

    • Author(s)
      Hiroki Suzuki
    • Journal Title

      Physica Scripta

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualization of Turbulent Reactive Jet by Using Direct Numerical Simulation2013

    • Author(s)
      Tomoaki Watanabe
    • Journal Title

      International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stereo PIV Measurement of Regular and Fractal Grid Turbulence in Liquid2013

    • Author(s)
      Tomoyuki Watanabe
    • Journal Title

      Proceedings of the 4th International Conference on Jets, Wakes and Separetaed Flows

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coditional Statistics of Reactive Concentration in a Planar Liquid Jet2013

    • Author(s)
      Tomoaki Watanabe
    • Journal Title

      Proceedings of the 4th International Conference on Jets, Wakes and Separetaed Flows

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Initial Condition on Coherent Structure and Evolution of Turbulent Plane Jets2013

    • Author(s)
      Nannan Wu
    • Journal Title

      Proceedings of the 4th International Conference on Jets, Wakes and Separetaed Flows

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental Investigation of Eddy Diffusivity in a Reactive Liquid Jet2013

    • Author(s)
      Tomoaki Watanabe
    • Journal Title

      Procedings of the 14th European Turbulence Conference

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Attempt to improve Accuracy of PIV Using an Interpolation Method2013

    • Author(s)
      Hiroki Suzuki
    • Journal Title

      Proceedings of the 12th Asian Symposium on Visualization

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 正方格子およびフラクタル格子乱流場における高シュミット数スカラ混合に関する実験的研究2013

    • Author(s)
      星野晃一
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B編)

      Volume: 79 Pages: 304-316

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ランダムフーリエモード法とLagrange的分子混合モデルによる反応性乱流混合層の数値シミュレーション2013

    • Author(s)
      鈴木健
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B編)

      Volume: 79 Pages: 104-114

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simultaneous Measurements of Reactive Scalar and Velocity in a Planar Liquid Jet with a Second-Oder Chemical Reaction2012

    • Author(s)
      Tomoaki Watanabe
    • Journal Title

      Experiments in Fluids

      Volume: 53 Pages: 79-799

    • DOI

      10.1007/s00348-012-1365-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 輝度分布補間によるPIV計測精度向上(擬似粒子画像によるフーリエ補間の導入効果の解析)2012

    • Author(s)
      鈴木博貴
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B編)

      Volume: 78 Pages: 1248-1259

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 二次反応を伴う液相二次元噴流における速度と反応性スカラー量の同時測定2012

    • Author(s)
      渡邉智昭
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B編)

      Volume: 78 Pages: 769-782

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 反応性乱流拡散場における速度と濃度の結合統計量2012

    • Author(s)
      渡邉智昭
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B編)

      Volume: 78 Pages: 783-793

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation of Eddy Diffusivity in a Reactive Plane Jet by Using Direct Numerical Simulation2012

    • Author(s)
      Tomoaki Watanabe
    • Journal Title

      Proceedings of the Asia Simulation Conference 2012

      Volume: USBメモリ論文集 Pages: 7 頁分

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical Simulation of a Reactive Liquid Jet by Combination of DNS and PDF Method2012

    • Author(s)
      Tomoaki Watanabe
    • Journal Title

      Proceedings of the 9th International Conference on Flow Dynamics

      Volume: USBメモリ論文集 Pages: 102-103

  • [Journal Article] Analysis of Flow Characteristics of Turbulent Plane Jets Based on Velocity and Scalar Fields Using DNS2012

    • Author(s)
      Nannan Wu
    • Journal Title

      Proceedings of the 9th International Conference on Flow Dynamics

      Volume: USBメモリ論文集 Pages: 98-99

  • [Presentation] 化学反応を伴う液相噴流における濃度の条件付統計量に関する研究2013

    • Author(s)
      渡邉智昭
    • Organizer
      日本機械学会2013年度年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      20130909-20130911
  • [Presentation] DNSとPDF法による反応性二次元噴流の数値計算2013

    • Author(s)
      渡邉智昭
    • Organizer
      日本機械学会東海支部第62期総会・講演会
    • Place of Presentation
      三重大学
    • Year and Date
      20130318-20130319
  • [Presentation] PIV-PLIF計測による正方格子およびフラクタル格子乱流中のスカラー混合に関する研究2013

    • Author(s)
      星野晃一
    • Organizer
      日本機械学会東海支部第62期総会・講演会
    • Place of Presentation
      三重大学
    • Year and Date
      20130318-20130319
  • [Presentation] Stereo PIV Measurement of Grid Turbulence in Liquid Phase2013

    • Author(s)
      Tomoyuki Watanabe
    • Organizer
      The 4th JUACEP Student Workshop on Engineering and Science at the University of Michigan
    • Place of Presentation
      ミシガン大学
    • Year and Date
      20130220-20130224
  • [Presentation] Study on a High-Schmidt-Number Scalar Diffusion Field in a Reactive Planar Jet2013

    • Author(s)
      Takahiro Naito
    • Organizer
      The 4th JUACEP Student Workshop on Engineering and Science at the University of Michigan
    • Place of Presentation
      ミシガン大学
    • Year and Date
      20130220-20130224
  • [Presentation] 輝度分布補間によるPIV解析精度向上の試み2012

    • Author(s)
      鈴木博貴
    • Organizer
      第90期日本機械学会流体工学部門講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学
    • Year and Date
      20121117-20121118
  • [Presentation] Experimental Study on Scalar Mixing Layer in Regular/Fractal Grid Turbulence2012

    • Author(s)
      Yasuhiko Sakai
    • Organizer
      9th China-Japan Workshop on Turbulent Flows
    • Place of Presentation
      西安市(中国)
    • Year and Date
      20121015-20121018
    • Invited
  • [Presentation] 化学反応を伴う液相二次元噴流中の乱流拡散係数と乱流シュミット数2012

    • Author(s)
      渡邉智昭
    • Organizer
      日本機械学会2012年度年次大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      20120909-20120912

URL: 

Published: 2014-07-24  

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