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直接数値シミュレーションデータのウェーブレット解析

研究課題

研究課題/領域番号 06650195
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 流体工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

堀内 潔  東京工業大学, 工学部, 助教授 (10173626)

研究期間 (年度) 1994
研究課題ステータス 完了 (1994年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1994年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワードウェーブレット解析 / 局所相似性 / 直接数値シミュレーション / ラージ・エディ・シミュレーション / 渦粘性モデル / スケール相似則 / エネルギー伝達
研究概要

第一段階として、遷移期および発達した乱流状態にあるチャネル流・混合層流の直接数値シミュレーション(DNS)データ・ベースを生成した。計算にはフーリエ級数展開によるスペクトル法を、チェビシェフ多項式展開または高次精度差分法と併用した.次に、正規直交型LMB(Lemarie,Meyer and Battle)ウェーブレット基底関数によるウェーブレット変換コードを作成し、高速フーリエ変換を併用して畳み込み積分計算の高速化を図った.
第二段階では、DNSデータにウェーブレット変換を施すことにより、乱流中に局所・間欠的に存在する様々なスケールの構造の空間局所的な分離を、ウェーブレット展開係数中の各オーダーの係数の抽出・除去により行い、乱流エネルギー生成機構との相関の高い構造の解明を行った.ここでは、各方向に128の格子点を用いたDNSデータの一様な二方向に変換を施し、最小のスケール(m=1)から最大のスケール(m=7)までの分離を行った.その結果、いずれの流れ場においても、大きなスケール(m=4^〜5)のエネルギー生成に関与する秩序的な構造が、小さなスケール(m=1,2)まで自己相似的に存在することがわかった。乱流の数値解析手法の一つであるラージ・エディ・シミュレーション(LES)法では、全スケールを格子間隔以上(Grid scale,GS)とそれ以下(Sub-grid scale,SGS)に分け、粗視化した変動のモデルとしては、GSとSGS間の明確なスケールの分離を仮定した渦粘性係数モデルと、最小のGSと最大のSGSの相似性に基づいたスケール相似則モデルが用いられている.本ウェーブレット解析の結果は、LESでは渦粘性モデルの精度は低い事、また、スケール相似則モデルの精度は高く、格子間隔近傍の相似性をSGSのかなり小スケールまで拡張できる事を示した.さらに、エネルギー伝達関数のウェーブレット解析を行い、平均としてはエネルギーはGSからSGSに伝達されるものの、SGSからGSへの逆カスケードも無視できない大きさをもっている事を示した.

報告書

(1件)
  • 1994 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (4件)

  • [文献書誌] 堀内潔、高桑章浩: "スケール相似則SGSモデルによるLES" 第26回乱流シンポジウム講演論文集. 350-353 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Kiyoshi HORIUTI: "Scale Similarity Subgrid-Scale Models in Large Eddy Simulation" Proceedings of 94' Workshop on Mathematical Modeling of Turbulent Flows,Tokyo.9-1-9-20 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Kiyoshi HORIUTI: "Assessment of the Generalized Normal Stress and the Bardina Reynolds Stress Models in Large Eddy Simulation." Direct and Large-Eddy Simulation,Ed.by P.R.Voke,Kluewer Academic Pub.85-96 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 堀内潔,萩田貴幸: "LESにおけるSGSエネルギーの逆カスケードについて" 第8回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 253-256 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書

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公開日: 1994-04-01   更新日: 2016-04-21  

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