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ダイナミックSGSモデルに基づく複雑乱流場のLESモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 10650160
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東京大学

研究代表者

谷口 伸行  東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10217135)

研究分担者 大島 まり  筑波大学, 機能工学系, 助教授 (40242127)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
1999年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1998年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード数値流体力学 / 乱流 / ラージ・エディ・シミュレーション / サブグリッドモデル / 燃焼流 / 混相流 / 有限要素法 / 差分法
研究概要

直接解析が適用できない複雑乱流場の解析手段としてラージ・エディ・シミュレーション(LES)が挙げられるが、工学一般の問題へ適用するには未だ研究課題を残している。Germanoらの提案したダイナミックSGSモデルは基礎的研究では多くの課題に優れた結果を与え、LESにおける汎用的な乱流モデリングとして注目される。本研究では、乱流LESのより広範囲な応用を進めることを目的として、ダイナミックSGSモデルの考え方に基づいた複数乱流場のLESモデリングの実用的な定式化を示し、その数値計算上の問題点を明らかにするため以下の研究を行った。
a) G方程式に基づく予混合乱流モデルをダイナミックSGSモデルによって定式化し、剥離により保炎される燃焼器の乱流火炎予測への適用により有効性を検証した。
b) 固気流混相流の粒子による乱流変調を考慮したLES方程式をダイナミックSGSモデルに基づき改良し、チャンネル乱流に適用して適切なモデル定数評価が得るとともに、GS成分方程式の散逸効果が不十分である要因を考察した。
c) ダイナミックSGSモデルがbackscatterの評価に不十分であることを考慮して、局所瞬時の解を明示的に反映するSGSモデルを新たに提案した。チャンネル乱流などでの数値検証により、このSGSモデルが壁近傍渦構造を抽出しうることを示した。
d) ダイナミックSGSモデルを適用して外力効果を考慮したSGSモデルを構築し、回転場および浮力の働く基本的な流れ場に適用して数値検証した。
e) LESの正確な検証に適用できる高精度な解析法として、基礎式の保存性を考慮した一般座標系格子差分法および有限要素法を導入した解析コードを試作し有効性を実証した。
f) 実用的LESの数値計算上の課題である数値不安定性に対して、陽的空間フィルタや対流項スキームの導入により生じる影響について検証した。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (50件)

  • [文献書誌] M. Oshima, T.J.R. Hughes, K. Jansen: "Consistent Finite Element Calculations of Boundary and Internal Fluxes"Int. J. Computational Fluids. 9. 227-235 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi, T. Kobayashi: "Large Eddy Simulation of Turbulent Separated Flows"Proc. China-Japan Workshop on Turbulent Flow. 1-11 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Tubokura, T. Kobayashi, N. Taniguchi, T. Kogaki: "Subgrid Scale modeling for the turbulence in rotating reference frames"Proc. CFD for Wind Climate in Cities. 290-299 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kobayashi, N. Taniguchi, T. Kogaki, N. Park: "Large Eddy Simulation for Turbulent Wake of Bluff Body"Proc. '98 JSAE Spring Convention Proceedings. 137-140 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kobayashi, N. Taniguchi, S. Ko: "Large Eddy Simulation of Turbulent Flow in Combustor using the Generalized Coordinates"Proc. 4th KSME-JSME Fluids Eng. Conf.. 85-88 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 谷口伸行、小林敏雄、M.Rokni高相〓: "ガスタービン燃焼器内の乱流LES"第12回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 65-66 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小垣哲也、小林敏雄、谷口伸行: "非圧縮性乱流数値解析に適した一般座標系差分スキーム(第1報,座標返還後の基礎方程式の解析的保存特性と適切な差分スキームの一般座標系への拡張)"日本機械学界論文集 B編. 65-633. 1559-1567 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小垣哲也、小林敏雄、谷口伸行: "非圧縮性乱流数値解析に適した一般座標系差分スキーム(第2報,一般座標返系差分スキームの検証)"日本機械学界論文集 B編.

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi, K. Takenaka, K. Lei, T. Kobayashi: "Evaluation of Subgrid Scale Models for The Large Eddy Simulation of Particle-Laden Turbulent Flow"Proc. of the 3rd ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference.

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Marie Oshima, Nobuyuki Taniguchi: "Numerical Investigation of Conservative Properties for Finite Element LES"Proc. of the 3rd ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. -6 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi, T. Kobayashi, S. Ko, M. Ikegawa: "Large Eddy Simulation of a Premixed Combustion Flow in a Gas Turbine Combuster"IJPGC 99, ASME. -4 (1999)

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  • [文献書誌] T. Kogaki, T. Kobayashi, N. Taniguchi: "Conservative Finite Difference Schemes for Incompressible Turbulent in Generalized Coordinates"Proc. Int. Symposium on Turbulent Shear Flow and Phenomena. -6 (1999)

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  • [文献書誌] 谷口伸行: "乱流LESの工学応用の可能性"航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム'99. 6-6 (1999)

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  • [文献書誌] 谷口伸行、小垣哲也、朴 南、小林敏雄: "乱流LESにおける風上差分の影響"機械学会 計算力学講演会 論文集. 2-2 (1999)

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  • [文献書誌] 谷口伸行、正木健太、高相吉吉、伊藤裕一、小林敏雄: "ガスタービン燃焼器の予混合火炎シミュレーション"可視化情報学会講演会論文集. 4-4 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Tsubokura, T. Kobayashi, N. Taniguchi, T. Kogaki: "Subgrid Scale Modeling for Turbulence in Rotating Reference Frames"Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 81. 361-375 (1999)

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  • [文献書誌] 張会来、谷口伸行、小林敏雄: "数値コロモゴロフスケールを用いたSGSモデルとその渦構造"第15回生研NSTシンポジウム講演論文集. 71-79 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Oshima, T. J. R. Hughes, K. Jansen: "Consistent Finite Element Calculations of Boundary and Internal Fluxes"Int. J. Computational Fluids. 9. 227-235 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi, T. Kobayashi: "Large Eddy Simulation of Turbulent Separated Flows"Proc. China-Japan Workshop on Turbulent Flow. 1-11 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. tubokura, T. Kobayashi, N. Taniguchi T. Kogaki: "Subgrid Scale modeling for the turbulence in rotating reference frames"Proc. CFD for Wind Climinate in Cities. 290-299 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kobayashi, N. Taniguchi, T. Kogaki, N. Park: "Large Eddy Simulation for Turbulent Wake of Bluff Body"Proc. '98 JSAE Spring Convention Proceedings. 137-140 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kobayashi, N. Taniguchi, S. Ko: "Large Eddy Simulation of Turbulent Flow in Combustor using the Generalized Coordinates"Proc. 4th KSME-JSME Fluids Eng. Conf. 85-88 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi, T. Kobayashi, M. Rokni, S. Ko: "Large Eddy Simulation of Turbulence Flow in Gas-Turbine Combustion Chamber."Proc. 12ィイD1thィエD1 Symposium on Computational Fluid Dynamics. 65-66 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kogaki, T. Kobayashi, N. Taniguchi: "Proper Finite Difference Schemes for Simulation of Incompressible Turbulent Flow in Generalized Curvilinear Coordinates. (1ィイD1stィエD1 Report Analytical Conservative, Properties of Coordinate Transformed Basic Equations and Extension of the Proper Finite Difference Schemes to Generalized Curvilinear Coordinates)"Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers. B-No. 65-633. 1559-1567 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kogaki, T. Kobayashi N. Taniguchi: "Proper Finite Difference Schemes for Simulation of Incompressible Turbulent Flow in Generalized Curvilinear Coordinates. (2ィイD1ndィエD1 Report, Validation of finite difference schemes in Generalized Curvilinear Coordinates)"Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers. B-No. 65-633. 1568-1576 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi, K. Takenaka, K. Lei, T. Kobayashi: "Evaluation of Subgrid Scale Models for The Large Eddy Simulation of Particle-Laden Turbulent Flow"Proc. of the 3rd. ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. FEDSM 99-7370. (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Oshima, N. Taniguchi: "Numerical Investigation of Conservative Properties for Finite Element LES"Proc. of the 3rd. ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. FEDSM 99-7025. (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi, T. Kobayashi, S. Ko, M. Ikegawa: "Large Eddy Simulation of a Premixed Combustion Flow in a Gas Turbine Combuster"IJPGC. 99. 1-4 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kogaki, T. Kobayashi, N. Taniguchi: "Conservative Finite Difference Schemes for Incompressible Turbulent in Generalized Coordinates"Proc. Int. Symposium on Turbulent Shear Flow and Phenomena. 1-6 (1999)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi: "Feasibility of Large Eddy Simulation of Turbulent Flow for Engineering application."Proc. Symposium on Numerical Simulation for Aeronautics and Aerospace '99. 1-6 (1999)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi, T. Kogaki, N. Park, T. Kobayashi: "Affects of Upwind Scheme in Large Eddy Simulation of Turbulent Flows."Transactions of The Japan Society of Mechanical Engineers, B-. 1 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Taniguchi, M. Kenta, S. Ko, Y. Itho, T. Kobayashi: "Simulation of Premixed Flame in a Gas-Turbine Combustion Equipment."Journal of the Visualization Society of Japan '99. Vol. 19 Supple. No. 2. 1-4

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Zhang, N. Taniguchi, T. Kobayashi: "Reconstruction of SGS Model By Using Numerical Kolmogorov Scale Construction."Proc. 15ィイD1thィエD1 Seiken Symposium on Numerical Simulation of Turbulent Flow (NST). 71-79 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小垣哲也 小林敏雄 谷口伸行: "非圧縮性乱流数値解析に適した一般座標系差分スキーム(第1報,座標返還後の基礎方程式の解析的保存特性と適切な差分スキームの一般座標系への拡張)"日本機械学界論文集 B編. 65-633. 1559-1567 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 小垣哲也 小林敏雄 谷口伸行: "非圧縮性乱流数値解析に適した一般座標系差分スキーム(第2報,一般座標返系差分スキームの検証)"日本機械学界論文集 B編. 65-633. 1568-1576 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] N.Taniguchi,K.Takenaka,K.Lei,T.Kobayashi: "Evaluation of Subgrid Scale Models for The Large Eddy Simulation of Particle-Laden Turbulent Flow"Proc.of the 3rd.ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. -6 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Marie.Oshima,Nobuyuki Taniguchi: "Numerical Investigation of Conservative Properties for Finite Element LES"Proc.of the 3rd.ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. -6 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] N.Taniguchi,T.Kobayashi,S.Ko,M.Ikegawa: "Large Eddy Simulation of a Premixed Combustion Flow in a Gas Turbine Combuster"IJPGC 99,ASME. -4 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kogaki,T.Kobayashi,N.Taniguchi: "Conservative Finite Difference Schemes for Incompressible Turbulent in Generalized Coordinates"Proc.Int.Symposium on Turbulent Shear Flow and Phenomena. -6 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 谷口伸行: "乱流LESの工学応用の可能性"航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム'99. -6 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 谷口伸行、小垣哲也、朴 南、小林敏雄: "乱流LESにおける風上差分の影響"機械学会 計算力学講演会 論文集. -2 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 谷口伸行、正木健太、高 相吉吉、伊藤裕一、小林敏雄: "ガスタービン燃焼器の予混合火炎シミュレーション"可視化情報学会講演会論文集. -4 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Tsubokura,T.Kobayashi,N.Taniguchi,T.Kogaki: "Subgrid Scale Modeling for Turbulence in Rotating Reference Frames"Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 81. 361-375 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 張会来、谷口伸行、小林敏雄: "数値コロモゴロフスケールを用いたSGSモデルとその渦構造"第15回生研NSTシンポジウム講演論文集. 71-79 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Oshima,T.J.R.Hughes,K.Jansen: "Consistent Finite Element Calculations of Boundary and Internal Fluxes" Int.J.Computational Fluids. 9. 227-235 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] N.Taniguchi,T.Kobayashi: "Large Eddy Simulation of Turbulent Separated Flows" Proc.China-Japan Workshop on Turbulent Flows. 1-11 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.tubokura,T.Kobayashi,N.Taniguchi,T.Kogaki: "Subgrid Scale modeling for the turblence in rotating reference frames" Proc. CFD for Wind Climinate in Cities. 290-299

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kobayashi,N.Taniguchi,T.Kogaki,N.Park: "Large Eddy Simulation for Turbulent Wake of Bluff Body" Proc. '98 JSAE Spring Convention Proceedings. 137-140 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kobayashi,N.Taniguchi,S.Ko: "Large Eddy Simulation of Turbulent Flow in Combustor using the Generalized Coordinates" Proc. 4th KSME-JSME Fluids Eng.Conf. 85-88 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 谷口伸行、小林敏雄、M.Rokni 高相〓: "ガスタービン燃焼器内の乱流LES" 第12回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 65-66 (1998)

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      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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