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乱流特性スケールを反映した接続関数の導入による高性能ハイブリッド乱流モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K05042
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計算科学
研究機関九州大学

研究代表者

安倍 賢一  九州大学, 工学研究院, 教授 (20315104)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード計算力学 / 乱流現象予測 / 非定常流れ / 数値流体力学 / 乱流モデル / LES/RANSハイブリッドモデル / LES / RANS / ハイブリッドモデル / 流体工学 / 計算科学
研究成果の概要

工学的に重要な乱流解析分野において近年注目を集めている,ラージ・エディ・シミュレーション(LES)とレイノルズ平均ナビエ・ストークス(RANS)モデルを融合させた「LES/RANSハイブリッドモデル」に焦点をあて,新規発想に基づく壁面近傍の乱流特性スケールを適切に反映したLES/RANS接続関数を開発・導入することにより,従来モデルの飛躍的な高性能化・汎用化を実現した.特に,壁面近傍の格子解像度と物理現象を鑑みてLESが十分可能であると判断した際に,乱流モデルが自動的にLES/RANSハイブリッドモデルから純粋なLESに切り替わるという点に本研究の独創性がある.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,乱流モデルが壁面近傍の格子解像度と物理現象を鑑みて自動的にLES/RANSハイブリッドモデルから純粋なLESに適切に切り替わるという点に独創性がある.従来このような判断は経験を持った技術者に委ねられてきたが,その自動化により実用レベル(低計算コスト・高精度・高普遍性)の高レイノルズ数非定常複雑乱流場の予測がより身近になる.本モデルは,基礎的な乱流解析はもとより,自動車空気力学や航空機空気力学等における流体現象解析においても新たなトレンドとなることが期待できる.本研究の成果が,各種流体機器の設計・開発の改善・高品質化に大きく貢献することは疑いの無いところである.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Three-Dimensional Simulation of Self-propelled Fish-Like Body Swimming in a Channel2018

    • 著者名/発表者名
      Yangrong ZHANG, Hisashi KIHARA and Ken-ichi ABE
    • 雑誌名

      Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics

      巻: 12 号: 1 ページ: 473-492

    • DOI

      10.1080/19942060.2018.1453381

    • NAID

      120006952146

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Double-Buffer Problem in LES-RANS Interface Region by Introducing an Anisotropy-Resolving Subgrid-Scale Model2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi ABE
    • 雑誌名

      Theoretical and Computational Fluid Dynamics

      巻: 32 号: 3 ページ: 263-283

    • DOI

      10.1007/s00162-018-0453-5

    • NAID

      120006952139

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the Effect of an Anisotropy-Resolving Subgrid-Scale Model on Large Eddy Simulation Predictions of Turbulent Open Channel Flow with Wall Roughness2017

    • 著者名/発表者名
      Yangrong ZHANG, Hisashi KIHARA and Ken-ichi ABE
    • 雑誌名

      Journal of Turbulence

      巻: 18 号: 9 ページ: 809-824

    • DOI

      10.1080/14685248.2017.1333617

    • NAID

      120006952145

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical Study on the Condensed and Frozen Water Vapor on a Flat Plate Using an Open Source Code2018

    • 著者名/発表者名
      Soomin PARK, Hisashi Kihara, Ken-ichi Abe
    • 学会等名
      Proceedings of the 48th AIAA Fluid Dynamics Conference, 2018 AIAA Aviation and Aeronautics Forum and Exposition
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance of an Anisotropy-Resolving Hybrid LES/RANS Model for High Reynolds-Number Turbulent Channel Flows up to Reτ=2000002018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi ABE
    • 学会等名
      Proceedings of 9th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 物体から放出される非定常渦構造と空力特性の関係に関する数値解析的研究2018

    • 著者名/発表者名
      小川圭,木原尚,安倍賢一,李曄,岡本哲
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 縦渦の相互干渉が空力特性に与える影響に関する数値解析的研究2018

    • 著者名/発表者名
      平井直人,木原尚,安倍賢一
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Study on the Influence of the Rear-Part Shape of a Car Body on Flow Structures and Aerodynamic Performance2018

    • 著者名/発表者名
      Oki YOSHIDA, Hisashi KIHARA and Ken-ichi ABE
    • 学会等名
      The 9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 実走行条件における簡易車体形状周り流れのLarge Eddy Simulation2018

    • 著者名/発表者名
      山本英貴,木原尚,安倍賢一,李曄,岡本哲
    • 学会等名
      第31回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] PODを用いた円柱周りの非定常流れの構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      鳥居裕規,木原尚,安倍賢一
    • 学会等名
      第31回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 非等方SGSモデルを導入した簡易車体形状周り流れのLarge Eddy Simulation2016

    • 著者名/発表者名
      島中大輝,木原尚,安倍賢一,李曄,岡本哲
    • 学会等名
      第30 回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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