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極めて高いレイノルズ数の非定常乱流解析実現に向けた課題の明確化とその解決策の提案

研究課題

研究課題/領域番号 19K12005
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60100:計算科学関連
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) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード計算力学 / 乱流モデル / LES / RANS / ハイブリッドモデル / 計算科学 / 数値流体力学 / 乱流 / 高レイノルズ数
研究開始時の研究の概要

計算科学関連分野において学術的に難しくまた実用上でも重要な,高レイノルズ数乱流場(自動車や航空機の周りに現れる極めて速くかつ非常に乱れている流れ場)に対する高精度のコンピューターシミュレーションを低コストで実現するために,従来手法を格段に発展させた高性能非定常乱流解析技術を新たに構築・提案する.

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」の「極めて高いRe数への適用の可能性」を検討し,本研究で開発した非等方LES/RANSハイブリッドモデルが壁モデルと組み合わせて極めて高いRe数の乱流場に適用された場合でも十分に機能することを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

非等方LES/RANSハイブリッドモデルが壁モデルと組み合わせて極めて高いRe数の乱流場に適用された場合でも十分機能することが示されたことにより,実用的な場面で多く見られる極めて高いRe数の乱流場に対する「低コスト・高精度数値解析」への道筋をつけることができた.
この技術は,今後さらに発展させていくことにより,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有力な解析手法の一つとなることが期待される.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019

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] Detailed Investigation of Subgrid Scale Models in Large-Eddy Simulation Using High Aspect-Ratio Grid Spacing2021

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

      Physics of Fluids

      巻: Vol. 33 号: 11

    • DOI

      10.1063/5.0070183

    • NAID

      120007175194

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance of a hybrid LES/RANS model combined with a wall function for predicting quite high Reynolds-number turbulent channel flows up to <i>Re</i><sub>τ</sub>=6×10<sup>7</sup>2020

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

      Journal of Thermal Science and Technology

      巻: 15 号: 2 ページ: JTST0014-JTST0014

    • DOI

      10.1299/jtst.2020jtst0014

    • NAID

      130007883974

    • ISSN
      1880-5566
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Notable effect of the subgrid-scale stress anisotropy on mean-velocity prediction through budget of the grid-scale Reynolds-shear stress2019

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

      Physics of Fluids

      巻: 31 号: 10 ページ: 105103-105103

    • DOI

      10.1063/1.5121528

    • NAID

      120006952144

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] モード内周波数特性を考慮した固有直交分解による簡易車体周り流れの詳細考察2021

    • 著者名/発表者名
      藏原 幹弥,木原 尚,安倍 賢一
    • 学会等名
      第35回数値流体力学シンポジウム,D04-1
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 縦渦の相互干渉を利用した空力特性制御に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      田中 紘生,木原 尚,安倍 賢一
    • 学会等名
      第35回数値流体力学シンポジウム,A07-1
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習を利用した非等方RANSモデルの予測精度向上に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      沖本 和貴,木原 尚,安倍 賢一
    • 学会等名
      第35回数値流体力学シンポジウム,A06-1
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習を利用したSGS応力の予測精度向上に関する一考察2020

    • 著者名/発表者名
      廣渡 祥太,木原 尚,安倍 賢一
    • 学会等名
      第34回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] モード内周波数特性を考慮した固有直交分解によるチャネル乱流内速度場の詳細考察2020

    • 著者名/発表者名
      渡部 峻佑,木原 尚,安倍 賢一
    • 学会等名
      第34回数値流体力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Investigation of the Effect of an Anisotropy-Resolving Subgrid-Scale Model on Budgets of the Reynolds Stresses2019

    • 著者名/発表者名
      Abe Ken-ichi
    • 学会等名
      Proceedings of 11th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Southampton, Paper No. P21
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance of a Hybrid LES/RANS Model Combined with a Wall Function for Predicting Quite High Reynolds-number Turbulent Channel Flows up to Reτ = 6x10**72019

    • 著者名/発表者名
      Abe Ken-ichi
    • 学会等名
      Proceedings of the Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow-2019, Tokyo, Paper No. I314
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the Role of Anisotropic Term in Subgrid-scale Model for Enhancing Energy Spectrum in High-wavenumber Region2019

    • 著者名/発表者名
      Abe Ken-ichi
    • 学会等名
      Proceedings of The 72nd Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics, Seattle, Paper No. B19.06
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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