2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25249014
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
河原 源太 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50214672)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 晋 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40321616)
清水 雅樹 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (20550304)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 乱流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高レイノルズ数の壁乱流や等方乱流に現れる対数層あるいは慣性領域における乱流構造の動力学及び普遍統計法則を再現する不変解（不安定平衡解，不安定周期解）を求めるための数値計算法を確立した．高レイノルズ数乱流の空間離散化で生じる大自由度系にも適用可能な反復数値計算法を開発した．この方法では，本研究グループが開発した直接数値シミュレーション（DNS）プログラムを用い，Viswanathにより提案された行列フリーなニュートン・クリロフ法による反復計算を適用して高レイノルズ数における非圧縮ナビエ・ストークス方程式の不変解を求める．この行列フリーな手法を用いることで，飛躍的に計算量と記憶量が低減され，高レイノルズ数の大自由度系に対しても不変解を計算することが可能となる．この計算の一部には，既に本研究グループが開発済みの平行平板間乱流，円管乱流，矩形ダクト乱流，等方乱流のDNSプログラムを適用した．
高レイノルズ数の壁乱流や等方乱流に現れる対数層あるいは慣性領域における乱流構造の動力学及び普遍統計法則をDNSにより解析した．上述の開発済みプログラムを用いて，平行平板間乱流，円管乱流，矩形ダクト乱流，等方乱流のDNSを実施し，乱流構造の時間発展を詳細に調べると同時に，対数速度分布及び-5/3乗エネルギースペクトルの発現を確認した．
既存の矩形ダクト及び新規に製作予定の平行平板間流路（平面クエット・ポアズイユ乱流を実現可能）を用いて，高レイノルズ数の壁乱流の乱流構造及び普遍統計法則を実験的に計測した．新規の平行平板間流路の製作は，既存の平面クエット流路の上流側に送風機，ディフューザー，整流装置及び縮流装置を設置することにより行い，流路壁（ベルト）の運動と送風機により駆動されるクエット乱流あるいはポアズイユ乱流を実現した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高レイノルズ数の乱流に対しては，ナビエ・ストークス方程式，LES方程式のいずれに対しても不安定周期解を求めることのできる行列フリーな数値計算手法の開発に成功し，ナビエ・ストークス方程式，LES方程式の不変解の計算の準備が整ったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，平成25年度に開発したより数値計算プログラムを用いて，高レイノルズ数の乱流を再現する，ナビエ・ストークス方程式，LES方程式の不変解を求めることを目指す．
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Research Products
(27 results)
