2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
25249014
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
河原 源太 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50214672)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 乱流 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成25年度に開発した数値計算プログラムを用いて，平面クエット流や周期箱流に対して高レイノルズ数でのナビエ・ストークス方程式及びLES方程式の周期解を求めた．周期箱流については，Kidaの高対称性を課したもの及び高対称性を課さず四重極渦を外力として印加した流れとを考えた．これらの流れにおいて，低レイノルズ数で既に得られている低レイノルズ数乱流の性質を再現する周期解をニュートン反復の初期推定として，レイノルズ数を増加させながら反復計算を行い，比較的高レイノルズ数の不変解を得た．また，高レイノルズ数乱流の数値シミュレーションにおいて乱れの回帰的な振舞い等を見つけ出し，それらを初期推定として比較的高レイノルズ数の周期解を直接計算した．この際の反復計算には，ニュートン法に比べ収束半径がはるかに大きいフック・ステップ法を適用した．これらの周期解における渦構造の回帰的時間発展を解析し，乱流中の典型的な渦構造の時間発展の本質を抽出した．また，これらの乱流構造の時間発展に伴う平均速度分布あるいはエネルギースペクトルの時間発展を追跡し，乱流構造と乱流統計量との関連性を明らかにした．
平成25年度に引き続き，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．既に開発済みプログラムを用いて，平行平板間乱流と等方乱流の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．
平成25年度に製作した矩形ダクト及び並行平板間流路を用いて，壁乱流の乱流構造及び乱流統計量を実験的に計測した．乱流構造及び乱流統計量に関する実験結果を上述のDNS及びLESの結果と比較し，シミュレーション結果の妥当性を検証した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
比較的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に成功し，不変解を用いた乱流構造と乱流統計量との関連性を解析する準備が整ったため．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後はより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ため，現在求めることができている不変解をレイノルズ数を上げながら追跡すると同時に，高レイノルズ数の状態（LESの場合には分子粘性ゼロ状態）において直接不変解を求めることを目指す．
|
Research Products
(20 results)
