| 研究課題/領域番号 |
17340117
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
数理物理・物性基礎
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
金田 行雄 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10107691)
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| 研究分担者 |
石井 克哉 名古屋大学, 情報連携基盤センター, 教授 (60134441)
石原 卓 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10262495)
芳松 克則 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70377802)
吉田 恭 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助教 (30335070)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
15,040千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 1,140千円)
2007年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2006年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2005年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
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| キーワード | 乱流 / 直接数値シミュレーション(DNS) / 統計的普遍性 / 間欠性 / 情報の縮約手法 / ウェーブレット解析 / 壁乱流 / 計算手法 / エネルギー散逸率 / 秩序渦成分 / 乱流境界層 / 数値計算法 / Wavelet / Coherent成分 / Sinc法 / 乱流の統計的法則 / ロイチャンスキー仮説 / 乱流場の粗視化 / エネルギー輸送率 / Wavelet解析 / 普遍的構造 |
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| 研究概要 |
本研究の主な成果は以下のとおりである。
1.乱流場の普遍的構造:
(1)乱流の世界最大規模直接数値シミュレーション(DNS)のデータを用いて、乱流中の小スケール渦の統計を解析し、とくにエネルギー散逸率の間欠性については、乱流の間欠性の現象論でよく用いられている仮定が成立していないことを明らかにした。
(2)シミュレーション領域をこれまでで最大のものに拡大したDNSによって、大スケールにおける普遍性についてのロイチャンスキー仮説を支持する数値的証拠を得た。
2.乱流場の情報縮約手法:
(1)上記1-(1)のデータを用いて、Large Eddy Simulationの方法で重要となる大きな渦から小さな渦へのエネルギー輸送について解析し、その統計の粗視化の方法、スケールへの依存性を明らかにした。
(2)同じく1-(1)のデータのウェーブレット解析を行い、秩序渦、無秩序渦の統計法則について調べた。その結果、秩序渦の自由度の全自由度に対する割合が、レイノルズ数の増加と共に減少することなどを明らかにした。
3.壁乱流:
壁乱流DNSのための新しい計算手法を提案し、従来手法との比較を行なった。乱流境界層については、精度の面では従来のJacobi関数展開法、精度・効率の両面からは新たに提案したSincガラーキン法が有力であることを示した。また、平行平板間乱流の物理的知見に基づきDNSにおける慣性小領域実現の可能性を見積もった。
1,2の成果はいずれも従来のレベルの小規模のDNSでは得られなかったものであり、3の成果は壁乱流の超大規模壁乱流DNS実現のための基盤となる知見である。それぞれ、今後の乱流の統計理論・モデリングの開発、および計算科学的解明に重要な一ステップであると位置づけられる。
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