階層的スペクトルによる多重モード・スパイラル渦クラスター構造の研究

• 研究課題/領域番号: 20560148
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 堀内 潔 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (10173626)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2008年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 非平衡性 / DNS / エネルギースペクトル / Kolmogorov則 / Lundgren spiral vortex / 階層性 / エネルギーカスケード / 粘弾性流体 / 法線応力差 / 一様乱流 / spiral vortex

研究概要

乱流場のDNSと実験計測データを用いて階層性を有する非平衡エネルギースペクトルの抽出を行い、平衡なKolmogorov -5/3乗成分に加えて非平衡-7/3乗と-9/3乗成分が存在する事、-9/3乗成分には代数的な対数補正が付随する事をを明らかにし、非平衡スペクトルの非定常なエネルギーカスケード生成における役割を示した.さらに、DNSデータの解析から3モードのスパイラル渦の存在を示し、カスケード過程とinstability cascadeによるスパイラル渦クラスター形成過程との相関を示した.

研究成果

• [雑誌論文] Multi-mode stretched spiral vortex and nonequilibrium energy spectrum in homogeneous shear flow turbulence. (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, T.Ozawa
  • 雑誌名: Physics of Fluids 23 ページ: 35107-35107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-mode stretched spiral vortex and nonequilibrium energy spectrum in homogeneous shear flow turbulence (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, T.Ozawa
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 23 ページ: 35107-35107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Normal stress difference and drag reduction mechanism in Johnson-Segalman viscoelastic turbulence. (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀内潔, 松本一真
  • 雑誌名: Bulletin of the American Physical Society 55 ページ: 396-396
• [雑誌論文] 粘弾性法線応力差による乱流抵抗低減機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本一真, 堀内潔
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」別冊 229 ページ: 278-278
  • NAID: 110008440646
• [雑誌論文] Normal stress difference and drag reduction mechanism in Johnson-Segalman viscoelastic turbulence (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, K.Matsumoto
  • 雑誌名: Bulletin of the American Physical Society 巻: 55 ページ: 396-396
• [雑誌論文] 粘弾性法線応力差による乱流抵抗低減機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本一真, 堀内潔
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」別冊 巻: 229 ページ: 278-278
  • NAID: 110008440646
• [雑誌論文] Geometry of Enstrophy and Dissipation, Grid Resolution Effects and Proximity Issues in Turbulence. (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Bermojo-Moreno, D.I.Pullin, K.Horiuti
  • 雑誌名: J.Fluid Mech. 620 ページ: 121-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extraction of the non-equilibrium energy spectrum in high Reynolds number turbulence. (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, Y.Tsuji, K.Saitou
  • 雑誌名: Turbulence XII ページ: 705-708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy flux in non-equilibrium energy spectra in steady turbulence. (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, K.Saitou
  • 雑誌名: Bulletin of the American Physical Society 54 ページ: 143-143
• [雑誌論文] Extraction of the non-equilibrium energy spectrum in high Reynolds number turbulence (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, Y.Tsuji, K.Saitou
  • 雑誌名: Advances in Turbulence XII, Ed. by B.Eckhardt, Springer Proceeding in Physics 132 ページ: 705-708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geometry of enstrophy and dissipation, grid resolution effects and proximity issues in turbulence. (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Bermejo-Moreno, D. I. Pullin, K. Horiuti
  • 雑誌名: J. Fluid Mech. 620 ページ: 121-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Multi Mode Stretched Spiral Vortex in Homogeneous Isotropic Turbulence. (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, T.Fujisawa
  • 雑誌名: J.Fluid Mech. 595 ページ: 341-366
  • 査読あり
• [雑誌論文] The multi mode stretched spiral vortex in homogeneous isotropic turbulence. (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Horiuti, T. Fujisawa
  • 雑誌名: J. Fluid Mech. 595 ページ: 341-366
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hierarchical energy spectra in quasi-steady turbulence. (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Horiuti, K. Saitou
  • 雑誌名: Bulletin of the American Physical Society 53 ページ: 139-139
• [学会発表] Normal stress difference and drag reduction mechanism in Johnson-Segalman viscoelastic turbulence (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀内潔, 松本一真
  • 学会等名: The 63rd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: Long Beach, California, U.S.A.
  • 年月日: 2010-11-23
• [学会発表] Normal stress difference and drag reduction mechanism in Johnson-Seaalman viscoelastic turbulence (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, K.Matsumoto
  • 学会等名: The 63rd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: Long Beach, California, U.S.A.
  • 年月日: 2010-11-23
• [学会発表] 多重モードSpiral vortexと非平衡エネルギースペクトルの抽出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀内潔
  • 学会等名: 九州大学応用力学研究所共同利用研究集会「乱流現象及び非平衡系の多様性と普遍性」
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所(招待講演)
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] 多重モードSpiral vortexと非平衡エネルギースペクトルの抽出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀内潔
  • 学会等名: 九州大学応用力学研究所共同利用研究集会「乱流現象及び非平衡系の多様性と普遍性」
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所 招待講演
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] 粘弾性法線応力差による乱流抵抗低減機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松本一真, 堀内潔
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2010
  • 発表場所: 北海道札幌市
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] Energy cascade in multi-mode stretched spiral vortices (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀内潔
  • 学会等名: 6th IMS Turbulence Workshop
  • 発表場所: London, Imperial College, UK (Invited)
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] Energy cascade in multi-mode stretched spiral vortices (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti
  • 学会等名: 6th IMS Turbulence Workshop (Invited)
  • 発表場所: London, Imperial College, UK
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] 非平衡エネルギースペクトルによる1方程式SGSモデルの検証 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川村康太、堀内潔
  • 学会等名: 第23回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市、仙台市民会館
  • 年月日: 2009-12-16
• [学会発表] 円管内乱流における非アファイン粘弾性効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木剛、堀内潔
  • 学会等名: 第23回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市、仙台市民会館
  • 年月日: 2009-12-16
• [学会発表] 円管内乱流における非アフィイン粘弾性効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木剛、堀内潔
  • 学会等名: 第23回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市、仙台市民会館
  • 年月日: 2009-12-16
• [学会発表] Energy flux in non-equilibrium energy spectra in steady turbulence (2009)
  • 著者名/発表者名: 堀内潔, 齋藤憲作
  • 学会等名: The 62nd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: Minneapolis, Minnesota, U.S.A.
  • 年月日: 2009-11-23
• [学会発表] Extraction of the hierarchical energy spectrum in forced turbulence. (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, T.Fujisawa, K.Saitou
  • 学会等名: 12^<th> EUROMECH European Turbulence
  • 発表場所: Philipps-Universitat Marburg, Germany.
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Extraction of the non-equilibrium energy spectrum in high Reynolds number turbulence. (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, Y.Tsuji, K.Saitou
  • 学会等名: 12^<th> EUROMECH European Turbulence Conference
  • 発表場所: Philipps-Universitat, Marburg, Germany
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Triad interactionによる階層的エネルギー伝達機構の解明 (2008)
  • 著者名/発表者名: 齋藤憲作、堀内潔
  • 学会等名: 第22回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Triad interaction による階層的エネルギー伝達機構の解明 (2008)
  • 著者名/発表者名: 斎藤憲作, 堀内潔
  • 学会等名: 第22回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Turbulence energy transfer associated with hierarchical energy spectra (2008)
  • 著者名/発表者名: 堀内潔, 齋藤憲作
  • 学会等名: The 61st Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: San Antonio, Texas, U.S.A
  • 年月日: 2008-11-24
• [学会発表] Turbulence energy transfer associated with hierarchical energy spectra (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Horiuti, K. Saitou
  • 学会等名: 第61回米国物理学会流体力学分科年会
  • 発表場所: San Antonio, Texas, U.S.A.
  • 年月日: 2008-11-24
• [学会発表] Extraction of the hierarchical energy spectrum in forced turbulence (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Horiuti, T.Fujisawa, K.Saitou
  • 学会等名: Workshop 'Inertial-Range Dynamics and Mixing'
  • 発表場所: Isaac Newton Institute, Cambridge University, U.K.
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] Extraction of the hierarchical energy spectrum in forced turbulence. (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Horiuti, T. Fujisawa, K. Saitou
  • 学会等名: Workshop 'Inertial-Range Dynamics and Mixing'
  • 発表場所: 英国ケンブリッジ大学 Isaac Newton Institute
  • 年月日: 2008-09-30
• [図書] 乱れと流れ(第4章 LESの乱流モデルと粘弾性流体) (2008)
  • 著者名/発表者名: 堀内潔, 他
  • 出版者: 培風館(株)
• [図書] 乱れと流れ(分担, 第4章LESの乱流モデルと粘弾性流体) (2008)
  • 著者名/発表者名: 堀内潔
  • 総ページ数: 281
  • 出版者: 培風館(株)