2016 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis and prediction of turbulent heat and mass transport based on superposition principle
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26420143
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
保浦 知也 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00324484)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
服部 博文 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 技術職員 (30467352)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 熱工学 / 乱流 / 熱物質輸送 / 風洞実験 / 温度変動計測 / 濃度変動計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，はく離・再付着を伴う複雑な強制対流乱流場を，スカラー場の重ね合わせに着目して装置実験と直接数値シミュレーション（DNS）により明らかにすることである。そのために，壁乱流を対象とし，温度場や濃度場などのスカラー場が，速度場に対して受動的とみなせる強制対流場を風洞実験とDNSによりシミュレーションし，その乱流特性を素過程の重ね合わせとして理解することで，複雑な乱流場における熱や物質の移流拡散現象をより普遍的に解明する。本年度は以下の２点について研究を進めた。
(1) 2次元丘モデルの風洞実験： 種々の壁温条件における乱流温度場及び丘モデルの上流で点源拡散された乱流濃度場を，実験的に計測し，はく離・再付着を伴う乱流場の特性を調べた。温度変動の測定に及ぼすセンサ支持部の動的な特性を明らかにすることで応答遅れの補償を改良することができた。また，濃度変動のスペクトル解析を実施し，はく離流れにおいて重要な変動の周波数成分とそれが発現する場所を明らかにすることができた。これは物質移動現象における重ね合わせを考察するうえで重要であると考えられる。
(2) 直接数値シミュレーションによる複雑乱流場の重ね合わせに基づく現象の調査と乱流モデルによる予測： 装置実験と同様に，はく離・再付着を伴う複雑乱流場の重ね合わせを調査し，種々の境界条件において熱・物質輸送は互いにどのような関連があるのかを定量的に明らかにした。特に，平板上に設置された前向きステップ，２次元ブロックおよび２次元丘形状を通過する乱流境界層に種々の温度成層およぼす影響を明らかにし，乱流モデルによる予測を改善する方策について検討することができた。
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