2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation and control of high-Reynolds-number turbulence using invariant solutions
| 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, 理事 (50214672)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 晋 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40321616)
清水 雅樹 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (20550304)
佐々木 英一 同志社大学, 理工学部, 助教 (60710811)
|
|---|
| 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，平面クエット流及び周期箱流に対して高レイノルズ数での不安定周期解を求めた．
平面クエット流については静的スマゴリンスキーモデルを適用したLES方程式の周期解を計算した．レイノルズ数を増加させることが容易でないため，スマゴリンスキー定数を大きめに設定し，分子粘性を減少させて２平板間距離の半分及び２平板間速度差の半分に基づくレイノルズ数を約2000まで増加させ，得られた乱流に対して，統計的性質と時空間構造を詳細に調べた．周期解のレイノルズ数依存性は，乱流状態で現れる対数型平均速度分布の出現を示唆する振舞いを示し，rms速度分布についても乱流をよく再現することがわかった．また，周期解には乱流に匹敵する極めて複雑な時空間構造が現れ，低速ストリークの壁からの上昇，それに伴う縦渦構造の生成等，乱流の時空間構造をよく表すことが明らかとなった．
一方，周期箱流については，まずKidaの高対称性を課した系に対してナビエ・ストークス方程式の周期解を計算し，その時空間構造を詳しく調べた．この系での周期解については，これまでの研究によって，５周期解が同一レイノルズ数の乱流のエネルギースペクトル及びコルモゴロフの相似則を満足することが知られている．平成29年度は周期解の時空間構造に着目し，その性質を調べた．この系には大規模な渦構造とその周りの小規模な渦構造とが存在し，大規模渦構造が小規模渦構造を巻き付けかつ引き伸ばして増強し，他方巻き付けられた小規模渦が大規模渦をその軸方向に引き伸ばすことにより，互いに強め合い持続することを明らかにした．さらに，定常外力により駆動する周期箱流については，新たにLES方程式の周期解を計算した．上述の平面クエット流と同様のアプローチにより，乱流に匹敵する極めて複雑な時空間構造を有する周期解を求めることに成功した．
|
| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(27 results)
