非定常不規則境界を有する高Reynolds数乱流場へのLES法の適用

• Project/Area Number: 03J01359
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 水工水理学
• Research Institution: Hiroshima University (2005); Kagawa University (2003-2004)
• Principal Investigator: 横嶋 哲 広島大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 自由水面 / 乱流 / 数値解析 / ブロッキング効果 / 境界層理論 / 国際情報交換 / アメリカ / 数値流体力学 / ラージ・エディ・シミュレーション / 気液二相流 / 複断面開水路流 / レイノルズ平均乱流モデル / レベルセット法

Research Abstract

現地計測等で容易に得られる自由水面上の流速時系列データを用いて水面下の流れを予測できるかどうかを数値実験により検討した。先ず参照計算と呼ばれる通常の直接数値計算を行い、そこから得られた水表面上の連続時系列データを"観測"データとみなし、そのデータを様々な形で与える、主計算を別途実行し、両者の結果を比較した。[i]乱流の誤差過敏性のためたとえ初期条件が"完全"でも、水表面データと数値予測で生み出される水面下流れがいずれ整合しなくなること、[ii]多くの開水路流では水面下の流れの大半は水面の挙動に関係なく底面近傍の現象で決まること、が瞬時レベルでの水表面データからの水面下流れの予測可能性を非常に困難にしていることが確認された。
不透過境界(粘着壁及び滑り面)が乱れに及ぼす影響は非常に重要で、これまで多くの研究者によって検討がなされてきたにもかかわらず、共通の見解は未だ得られていない。研究代表者は特に境界のブロッキング効果に注目し、完全発達流れ場中の粘着面及び滑り面近傍のDNS/LESデータを調べることで、ブロッキング効果が及ぶ領域のスケーリングについて考察した。粘着面近傍ではブロッキング効果も確かに粘性スケールで整理できる可能性が非常に高いこと、一方すべり面近傍では利用可能なデータが限られているためなお不明な点はあるものの、ブロッキング効果が及ぶ領域は水深のような外部スケールでうまく整理される可能性が示された。

Research Products

• [Journal Article] 壁面ブロッキング効果の再検討 (2005)
  • Author(s): 横嶋 哲
  • Journal Title: 広島大学大学院工学研究科研究報告 第54巻第1号 Pages: 29-34
  • NAID: 40007287099
• [Journal Article] Large-eddy simulation of straight compound open-channel flows (2005)
  • Author(s): Yokojima, S., Kawahara, Y
  • Journal Title: Proc. Fourth lnt. Symp. on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Williamsburg, VA, USA Pages: 565-570
• [Journal Article] A direct assessment of the cost and benefits of higher order accuracy on the prediction of complex turbulent flows (2005)
  • Author(s): Yokojima, S
  • Journal Title: XXXI IAHR Congress Proc., Seoul, Korea
• [Journal Article] An enhanced level-set simulation of incompressible gas liquid two phase flows (2005)
  • Author(s): Yokojima, S
  • Journal Title: Proc. ICCEE-2005, Hiroshima, Japan Pages: 337-346
• [Journal Article] 開水路乱流への気液二相アプローチ (2005)
  • Author(s): 横嶋 哲
  • Journal Title: 水工学論文集 第49巻(印刷中)
  • NAID: 130003842209
• [Journal Article] ダイナミック手法による複断面直線開水路乱流のLES (2005)
  • Author(s): 横嶋 哲, 河原 能久
  • Journal Title: 水工学論文集 第49巻(印刷中)
  • NAID: 130003842199
• [Journal Article] An investigation on the applicability of Cartesian grid approach to calculate flow over arbitrary terrain (2005)
  • Author(s): S.Vengadesan, A.Nakayama, S.Yokojima
  • Journal Title: Indian J.Engineering and Material Science (In print)
• [Journal Article] Colocated finite difference method in general coordinates for simulation of flow over arbitrary geometry (2005)
  • Author(s): S.Vengadesan, S.Yokojima, A.Nakayama
  • Journal Title: J.Aeronautical Society of India (In print)