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非定常・非平衡乱流の高マッハ数・高レイノルズ数領域への新展開と応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H01367
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

長田 孝二  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50274501)

研究分担者 渡邉 智昭  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70772292)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
キーワード乱流 / 風洞実験 / 数値計算
研究成果の概要

乱流のエネルギーフラックスと散逸が均衡状態にない非平衡乱流(非コルモゴロフ乱流)の存在が近年明らかとなったが,高レイノルズ数やその対極にある極低レイノルズ数流れ,高マッハ数を有する流れでもそのような非平衡性が現れるのか否かについて明らかにされていない.また,これまでに検討されてこなかった様々な乱流場における非平衡性も明らかにされていない.本研究では,様々な乱流場における乱流エネルギー生成と散逸機構を詳細に調べ,乱流の非平衡特性を明らかにすることを目的とする.

研究成果の学術的意義や社会的意義

乱流の生成と散逸機構を明らかにすることは流体力学に関する基礎研究として重要であるのみならず,市販の数値計算コードで用いられている乱流モデルの評価と改良という観点から実用上も重要な課題である.本研究では,新たに開発した動的格子を用いた風洞実験を始め,乱流の直接数値計算とラージエディシミュレーションも併用することで,高レイノルズ数・高マッハ数域を含む様々な乱流場における非平衡性を明らかにしたものであり,特に当該分野の学術的進展に大きく寄与するものである.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (22件) (うち国際共著 8件、 査読あり 22件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 14件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Turbulent Characteristics and Energy Transfer in the Far Field of Active-Grid Turbulence2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Zheng, K. Nagata, and T. Watanabe
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 33 号: 11 ページ: 115119-115119

    • DOI

      10.1063/5.0070912

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solenoidal Linear Forcing for Compressible, Statistically Steady, Homogeneous Isotropic Turbulence with Reduced Turbulent Mach Number Oscillation2021

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, K. Tanaka and K. Nagata
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 33 号: 9 ページ: 095108-095108

    • DOI

      10.1063/5.0062596

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wavelet Analysis of Shearless Turbulent Mixing Layer2021

    • 著者名/発表者名
      T. Matsushima, K. Nagata, T. Watanabe
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 33 号: 2 ページ: 025109-025109

    • DOI

      10.1063/5.0038132

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-Particle Models of Molecular Diffusion for Lagrangian Simulation Coupled with LES for Passive Scalar Mixing in Compressible Turbulence2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Tai, T. Watanabe, K. Nagata
    • 雑誌名

      Computers and Fluids

      巻: 221 ページ: 104886-104886

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2021.104886

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy Dissipation and Enstrophy Production/Destruction at very Low Reynolds Numbers in the Final Stage of the Transition Period of Decay in Grid Turbulence2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Zheng, K. Nagata, T. Watanabe
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 22 号: 3 ページ: 35147-35147

    • DOI

      10.1063/5.0041929

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Color Contamination Correction based on Light Intensity Correlation in Two-Color, Double-Exposure Particle Tracking Velocimetry2020

    • 著者名/発表者名
      K. Aruga, T. Watanabe, K. Nagata
    • 雑誌名

      Experiments in Fluids

      巻: 61 号: 6

    • DOI

      10.1007/s00348-020-02964-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of Shearing Motions in Incompressible Isotropic Turbulence2020

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, K. Tanaka, K. Nagata
    • 雑誌名

      Physical Review Fluids

      巻: 5 号: 7

    • DOI

      10.1103/physrevfluids.5.072601

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical Analysis of Deformation of a Shock Wave Propagating in a Local Turbulent Region2020

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, T. Watanabe, K. Nagata
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 32 号: 9 ページ: 096107-096107

    • DOI

      10.1063/5.0019784

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy Transfer in Turbulent Flows behind two Side-by-side Square Cylinders2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, K. Nagata, Y. Sakai, T. Watanabe, Y. Ito, T. Hayase
    • 雑誌名

      J. Fluid Mech.

      巻: 903

    • DOI

      10.1017/jfm.2020.611

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Scale-by-Scale Energy Transfer in a Dual-Plane Jet Flow2020

    • 著者名/発表者名
      K. Hao, K. Nagata, Y. Zhou
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 32 号: 10 ページ: 105107-105107

    • DOI

      10.1063/5.0022103

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Implicit Large Eddy Simulation of Passive Scalar Transfer in Compressible Planar Jet2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Tai, T. Watanabe, K. Nagata
    • 雑誌名

      International Journal for Numerical Methods in Fluids

      巻: 93 号: 4 ページ: 1183-1198

    • DOI

      10.1002/fld.4924

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scale-by-Scale Kinetic Energy Budget near the Turbulent/Non-turbulent Interface2020

    • 著者名/発表者名
      T.Watanabe, C. B. da Silva, K. Nagata
    • 雑誌名

      Physical Review Fluids

      巻: 5 号: 12 ページ: 124610-124610

    • DOI

      10.1103/physrevfluids.5.124610

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Triple decomposition of velocity gradient tensor in homogeneous isotropic turbulence2020

    • 著者名/発表者名
      R. Nagata, T. Watanabea, K. Nagata, C. B.da Silva
    • 雑誌名

      Computer and Fluids

      巻: 198 ページ: 104389-104389

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2019.104389

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental investigation of interactions between turbulent cylinder wake and spherical shock wave2020

    • 著者名/発表者名
      K. Aruga, K. Inokuma, T. Watanabea, K. Nagata, Y. Sakai
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 32 号: 1 ページ: 016101-016101

    • DOI

      10.1063/1.5128267

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct numerical simulation of incompressible turbulent boundary layers and planar jets at high Reynolds numbers initialized with implicit large eddy simulation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, X. Zhang, K. Nagata
    • 雑誌名

      Computer and Fluids

      巻: 194 ページ: 104314-104314

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2019.104314

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistics of overpressure fluctuations behind a weak shock wave interacting with turbulence2019

    • 著者名/発表者名
      K. Inokuma, T. Watanabea, K. Nagata, Y. Sakai
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 31 号: 8 ページ: 085119-085119

    • DOI

      10.1063/1.5110185

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-dimensional energy dissipation rate near the turbulent/non-turbulent interfacial layer in free shear flows and shear free turbulence2019

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, C. B.da Silva, K. Nagata
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 875 ページ: 321-344

    • DOI

      10.1017/jfm.2019.462

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Extreme events and non-Kolmogorov -5/3 spectra in turbulent flows behind two side-by-side square cylinders2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, K. Nagata, Y. Sakai, T. Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 874 ページ: 677-698

    • DOI

      10.1017/jfm.2019.456

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Passive scalar mixing near turbulent/non-turbulent interface in compressible turbulent boundary layers2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Xinxian、Watanabe Tomoaki、Nagata Koji
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: 94 号: 4 ページ: 044002-044002

    • DOI

      10.1088/1402-4896/aafbdf

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Statistical properties of spherical shock waves propagating through grid turbulence, turbulent cylinder wake, and laminar flow2019

    • 著者名/発表者名
      Inokuma Kento、Watanabe Tomoaki、Nagata Koji、Sakai Yasuhiko
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: 94 号: 4 ページ: 044004-044004

    • DOI

      10.1088/1402-4896/aafde2

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Turbulent/non-turbulent interfaces in temporally evolving compressible planar jets2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata R.、Watanabe T.、Nagata K.
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 30 号: 10 ページ: 105109-105109

    • DOI

      10.1063/1.5047395

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual-plane turbulent jets and their non-Gaussian velocity fluctuations2018

    • 著者名/発表者名
      Zhou Yi、Nagata Koji、Sakai Yasuhiko、Watanabe Tomoaki
    • 雑誌名

      Physical Review Fluids

      巻: 3 号: 12 ページ: 124604-124604

    • DOI

      10.1103/physrevfluids.3.124604

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] On the Appearance of the -5/3 Scaling Law in Highly Spatially Intermittent Flows2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, K. Nagata, Y. Ito, Y. Sakai, and Y. Hattori
    • 学会等名
      JSPS Bilateral Workshop 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Turbulent Characteristics and Energy Transfer in the Far-Field of Active-Grid Turbulence2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Zheng, K. Nagata, and T. Watanabe
    • 学会等名
      JSPS Bilateral Workshop 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of Grid Turbulence in the Far Downstream Region2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Zheng, T. Watanabe, and K. Nagata
    • 学会等名
      The 25th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Turbulent Energy Transport in Wakes behind Bars and Grids2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhou, Y. Ito. K. Nagata, T. Watanabe, K. Iwano, Y. Sakai, and Y. Hattori
    • 学会等名
      18th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電磁弁による無隔膜衝撃波管の開発2021

    • 著者名/発表者名
      前田大河, 猪熊建登, 渡邉智昭, 長田 孝二
    • 学会等名
      日本機械学会2021年度年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] On Non-Equilibrium, Non-Kolmogorov Turbulence2020

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata
    • 学会等名
      17th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Velocity Gradient Tensor in a Turbulent Planar Jet with Triple Decomposition2020

    • 著者名/発表者名
      M. Hayashi, T. Watanabe, K. Nagata
    • 学会等名
      73rd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Turbulent/Non-Turbulent Interface in a Turbulent Patch Arising from a Breaking Internal Wave2020

    • 著者名/発表者名
      T. Katagiri, T. Watanabe, K. Nagata
    • 学会等名
      73rd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Turbulence Generation with Piston-Driven Synthetic Jets2020

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, T. Watanabe, K. Nagata
    • 学会等名
      73rd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 格子乱流の発達と減衰過程2020

    • 著者名/発表者名
      鄭玉霖,渡邉智昭,長田孝二
    • 学会等名
      日本流体力学会年会 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Wavelet変換による無せん断乱流混合層の解析2020

    • 著者名/発表者名
      松島哲也,渡邉智昭,長田孝二
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 圧縮性格子乱流の直接数値計算2020

    • 著者名/発表者名
      山内優果, 渡邉智昭,長田孝二,佐宗章弘
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 二次元丘陵地形で発生する内部重力波の砕波による乱流塊生成の直接数値計算2020

    • 著者名/発表者名
      片桐崇大, 渡邉智昭,長田孝二
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ピストンシンセティックジェット群による圧縮性乱流生成2020

    • 著者名/発表者名
      山本航平, 渡邉智昭,長田孝二
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 速度勾配テンソルの三成分分解による乱流平面噴流の解析2020

    • 著者名/発表者名
      林 雅人,渡邉智昭,長田孝二
    • 学会等名
      日本機械学会2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 乱流平面噴流における内部せん断層の解析2020

    • 著者名/発表者名
      林 雅人,渡邉智昭,長田孝二
    • 学会等名
      第18回日本流体力学中部支部講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Energy Spectrum and Decay of Grid Turbulence2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, T. Watanabe
    • 学会等名
      LMFL Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dissipation Rate near Turbulent/Non-Turbulent Interfaces2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, T. Watanabe, C. B. da Silva
    • 学会等名
      Workshop on Non-Equilibrium Turbulence
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development and Decay of Grid Turbulence2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, T. Watanabe
    • 学会等名
      Seminar in Nanjing University of Science and Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 格子乱流のエネルギースペクトルとエネルギー減衰率について2019

    • 著者名/発表者名
      長田孝二,渡邉智昭
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門 第9回せん断流の多様な機能の探究と先端科学技術への応用に関する研究分科会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 波動を伴う乱流現象 ー成層乱流と圧縮性乱流に関する研究ー2019

    • 著者名/発表者名
      長田孝二,渡邉智昭
    • 学会等名
      第4回海洋地球科学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hybrid Large Eddy Simulation and Lagrangian Particle Simulation of Passive Scalar Mixing in a Supersonic Jet2019

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, J. J. Riley, K. Nagata, K. Matsuda, R. Onishi
    • 学会等名
      American Physical Society 72th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-point velocity measurements in grid turbulence interacted with a spherical shock wave2019

    • 著者名/発表者名
      K. Inokuma, T. Watanabe, K. Nagata, Y. Sakai
    • 学会等名
      17th European Turbulence Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Implicit large eddy simulations of supersonic and subsonic planar jets with explicit filtering scheme2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Tai, T. Watanabe, K. Nagata
    • 学会等名
      The 7th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 球面衝撃波と干渉した格子乱流の速度多点計測2019

    • 著者名/発表者名
      猪熊建登,渡邉智昭,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      平成 30 年度衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 乱流との干渉による衝撃波の変形に関する直接数値計算2019

    • 著者名/発表者名
      田中健人,渡邉智昭,長田孝二
    • 学会等名
      平成 30 年度衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Overpressure Fluctuation behind Spherical Shock Wave Propagating in Gridgenerated Turbulence2019

    • 著者名/発表者名
      K. Inokuma, T. Watanabe, K. Nagata and Y. Sakai
    • 学会等名
      AIAA SciTech Forum and Exposition
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 直接数値計算による圧縮性境界層中の乱流/非乱流界面の解析2018

    • 著者名/発表者名
      張欣羨,渡邉智昭,長田孝二
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門 第 20 回 複雑流体研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 一様等方性乱流との干渉による衝撃波の変形と衝撃波背後圧変動の関係2018

    • 著者名/発表者名
      田中健人, 渡邉智昭, 長田孝二, 佐宗章弘, 酒井康彦, 早瀬敏幸
    • 学会等名
      第 50 回流体力学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 円柱後流による衝撃波過剰圧の変化に関する風洞実験2018

    • 著者名/発表者名
      有賀健太,猪熊建登,渡邉智昭,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超音速ピストンジェット群により形成される流れ場の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      榊原弘之,渡邉智昭,長田孝二
    • 学会等名
      第 46 回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 乱流領域を伝播する衝撃波の背後圧変調2018

    • 著者名/発表者名
      猪熊建登,有賀健太,渡邉智昭,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      第 56 回飛行機シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 垂直衝撃波と局所的な乱流の干渉に関する直接数値計算2018

    • 著者名/発表者名
      田中健人,渡邉智昭,長田孝二
    • 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] 波動を伴う乱流現象 ー成層乱流と圧縮性乱流に関する研究ー2018

    • 著者名/発表者名
      長田孝二,渡邉智昭
    • 学会等名
      第 4 回海洋地球科学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Influence of Compressibility on Turbulent/Non-Turbulent Interface in Supersonic Planar Jet2018

    • 著者名/発表者名
      R. Nagata, T. Watanabe and K. Nagata
    • 学会等名
      15th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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