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An investigation of the self-transition to turbulence by buoyancy force using compressible direct numerical simulation

研究課題

研究課題/領域番号 19K14890
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

LI CHUNGGANG  神戸大学, システム情報学研究科, 講師 (70650638)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードunstable phenomena / natural convection / turbulence / Natural convection / Grossmann-Lohse theory / turbulent / Natural Convection / Compressible Solver / Turbulence / Transition / transition / driving force / buoyancy / pressure
研究開始時の研究の概要

The benchmark for turbulent simulations towards to parameter-independent setting is generated for the first time. The result is extremely valuable because it can be a tool to estimate the available range for any turbulence model. The reason for the transition is also expected to be unveiled.

研究成果の概要

本研究では、垂直チャネルの高温と低温壁面の間に、自然対流が誘導された流体の不安定現象を調べる。高精度の熱流体を解析するため、浮力からの生成された乱流を適用できる圧縮性ソルバーを発展した、従来より高精度な結果を得られる。シミュレーションの結果より、自然対流に関する既存の法則をここでは適用できないことを示している。以上の課題を解決するため、もとは水平自然対流の現象を解明するための提唱されたGrossmann-Lohse法則を使い、不安定現象を解明し、乱流と層流を共存する流れ場を示す。更に、以上の結果を活用し、粗面と乱流の相互作用に影響された自然対流の現象を解明している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

垂直チャネルの高温と低温壁面についての設置は様々な日常生活の応用がある。例えば、壁掛け式パネルヒーター。計算と数値方法の制限のため、このような研究はまだされていないである。以上の課題を解決するため、高精度な計算方法を開発し、シミュレーションをした。この結果より、従来の法則を適用できないことが示す。さらに、新しい不安定的な熱流体の相互作用現象を解明する。未来に、ヒーターとエネルギー節約に関する課題を貢献することを期待される。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Laminar natural convection in a square cavity with 3D random roughness elements considering the compressibility of the fluid2021

    • 著者名/発表者名
      Ren Boqi、Li Chung-Gang、Tsubokura Makoto
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 173 ページ: 121248-121248

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121248

    • NAID

      120007170805

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A compressible solver for the laminar?turbulent transition in natural convection with high temperature differences using implicit large eddy simulation2020

    • 著者名/発表者名
      Li Chung-Gang
    • 雑誌名

      International Communications in Heat and Mass Transfer

      巻: 117 ページ: 104721-104721

    • DOI

      10.1016/j.icheatmasstransfer.2020.104721

    • NAID

      120007170806

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] UNSTABLE PHENOMENA OF VERTICAL NATURAL CONVECTION IN AN OPEN-ENDED CHANNEL WITH HOT-COLD WALL CONFIGURATION2019

    • 著者名/発表者名
      ChungGang Li, Makoto Tsubokura
    • 学会等名
      13th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements (ETMM13)
    • 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: 2022-01-27  

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