• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

準線形解析による壁乱流における逆カスケード機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26820049
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 流体工学
研究機関同志社大学

研究代表者

水野 吉規  同志社大学, 理工学部, 助教 (70402542)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2016年度)
配分額 *注記
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2016年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード壁乱流 / エネルギー輸送 / 動力学モデル
研究実績の概要

同時に行われる2つの平行平板間乱流の直接数値シミュレーションにおいて,一方の一部の情報を他方に定期的に上書きコピーする「データ同化」の手法により,乱れエネルギーの逆カスケード機構を支配するモードの探索を試みた。ここで逆カスケード機構とは,エネルギーが壁から離れると同時に小さなスケールから大きなスケールへと輸送される機構を指し,壁乱流では普遍的に現れると考えられている。
最終年度に,異なるレイノルズ数に対する流れを用いて上記の同期シミュレーションを実施したところ,壁単位で流れ方向に75, スパン方向に25程度の波長以上のすべての変動成分をコピーしなければ,2つのシミュレーションは完全に同期しないことがわかった。この大きさは,壁付近の典型的な乱れの構造のスケールよりも小さく,粘性散逸が活発に起こるスケールである。散逸領域のスケールの乱れの振る舞いはそれよりも大きなスケールの乱れに従うという,一般的によく知られた結論しか得られず,壁乱流固有の性質を得るには至らなかった。
上のシミュレーションと並行して,エネルギー輸送の収支のスペクトルを求め,エネルギーの空間輸送とスケール間輸送がスケール空間においてどのように起こるのかを調査した。その結果,逆カスケード機構が起こると考えられている対数層では,エネルギー保有領域においては壁から離れる向きの空間的なエネルギーの輸送が起こることがわかったが,どの高さにおいてもエネルギー保有領域の大きなスケールから散逸領域の小さなスケールへとエネルギーが輸送されることもわかった。このことから,従来期待されているような小から大へのエネルギーの輸送は存在しないことが示唆される。
また,逆カスケード機構とは反対に,非常に大きなスケールでは対数層から壁のごく近傍へ向かうエネルギーの輸送が存在し,その輸送量はレイノルズ数とともに増加することも新たにわかった。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] チャネル乱流におけるエネルギー輸送のスペクトルとスケーリング2017

    • 著者名/発表者名
      水野吉規
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録

      巻: 無

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spectra of energy transport in turbulent channel flows for moderate Reynolds numbers2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Mizuno
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 805 ページ: 171-187

    • DOI

      10.1017/jfm.2016.564

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] チャネル乱流におけるエネルギー輸送のスペクトルとスケーリング2016

    • 著者名/発表者名
      水野吉規
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所研究集会「高レイノルズ数の流れを記述するモデルの数理」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所,京都市
    • 年月日
      2016-07-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] チャネル乱流における速度乱れの乱流輸送のスペクトルとそのレイノルズ数依存性2015

    • 著者名/発表者名
      水野吉規
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Spectra of turbulent energy transport in channel flows2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Mizuno
    • 学会等名
      JJ70 Conference in honor of Prof. Javier Jimenez
    • 発表場所
      Salamanca, Spain
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectra of turbulent energy transport in channel flows2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Mizuno
    • 学会等名
      15th European Turbulence Conference
    • 発表場所
      the Delft University of Technology, Delft, the Netherlands
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] チャネル乱流における速度乱れのエネルギー輸送のスペクトル2014

    • 著者名/発表者名
      水野吉規
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2014
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2014-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi