ラージ・エディ・シミュレーションの工学における複雑乱流への応用

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452139
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小林 敏雄 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50013206)
• 研究分担者: 大島 まり 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40242127) ; 森西 洋平 名古屋工業大学, 機械工学科, 講師 (40222351) ; 谷口 伸行 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10217135)
• キーワード: 数値解析 / 数値流体力学 / 乱流 / ラージエディシミュレーション / 乱流モデル / 境界適合座標 / 境界条件 / 剥離

研究概要

ラージ・エディ・シミュレーション(LES)は、これまで主に乱流構造の基礎研究のための有力な数値解析法として比較的単純な流れ場に適用されてきた。しかし、計算機ハードウェア性能の向上によって、これまで以上細かな空間/時間分割が可能となったため、乱流の基礎研究においてはLESに替わって近似モデルを用いない直接シミュレーション(DNS)が試みられつつあり、LESに対してはDNSを適用できないような複雑な流れ場の解析手段としての有用性が注目されている。そこで、本研究では、LESを工学上生じるような複雑な流れ場問題に適用することを検討する。具体的には、これまで単純な流れ場解析法として開発されてきたLESを、複雑な境界形状および剥離や旋回などの複雑な構造をもつ流れ場に適用する際の4つの課題を主に取り上げている。まず、申請者らが流れ場構造の変化への対応を考慮して提案した、スマゴリンスキ・モデルの拡張モデルに対して、モデル定数の最適化のための数値検証計算を進めた。この結果は格子変形に対応するLESモデルの拡張に関しても重要な知見を与えるものと考える。また、LESの複雑形状への適用のために、境界適合座標系(BFC)格子を用いる解析コード、およびFEMに基づく解析コードを試作を行っており、次年度において検証計算が進められる予定である。さらに、壁面近傍におけるフィルター・モデルの修正について、申請者らが提案した壁法則に基づく近似境界条件の有効性をさらに詳しく数値検証し、これまでのところ

研究成果

• [文献書誌] 戴 毅: "一様流に流される渦の流出境界条件の検討" 日本機械学会論文集B編. 58. 313-320 (1992)
• [文献書誌] 佐田 幸一: "連続点煙源からのトレーサガス拡散の数値計算ー平板上乱流境界層内の濃度分布" 日本機械学会論文集B編. 58. 714-721 (1992)
• [文献書誌] 湊 清之: "自動車後方の流れ場の解析" 自動車技術会学術講演会前刷集. 1. 21-24 (1992)
• [文献書誌] 小森谷 徹: "運転者まわりの流れの解析" 自動車技術会学術講演会前刷集. 1. 25-28 (1992)
• [文献書誌] Toshio Kobayashi: "Turbulence Analysis of Facing Step Flow" Proc.of the Russia-Japan Seminar on Turbulent flow research. (1992)
• [文献書誌] Tomoshige Takata: "Large Eddy Simulation of Unsteady Turbulent Swirl Flow in a Pump Intake" ECCOMAS. (1992)
• [文献書誌] 小林 敏雄: "平板回りの空力音の予測" 日本機械学会第5回計算力学講演会講演論文集. 325-326 (1992)
• [文献書誌] 谷口 伸行: "非圧縮性粘性流れ解析のための非構造型格子における有限体積法スキーム" 第6回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 527-530 (1992)
• [文献書誌] 小林 敏雄: "数値流体力学の現状とコンピュータ" 機械の研究. 45. 79-85 (1993)
• [文献書誌] 谷口 伸行: "流れの解析のスーパーコンピューティング手法" 伝熱研究. 31. 2-7 (1992)
• [文献書誌] 谷口 伸行: "水車翼列流れの数値解析" 機械の研究. 45. 168-171 (1993)
• [文献書誌] 大島 まり: "単結晶作成過程の電磁熱流体解析" 機械の研究. 45. 200-207 (1993)
• [文献書誌] 湊 清之: "画像処理による自動車後方の流れ場の解析" 可視化情報学会誌. 12. 55-58 (1992)
• [文献書誌] Toshio Kobayashi: "Large Eddy Simulation of Backward-Facing Step Flow" Communications in Numerical Methods. 8. 55-58 (1992)
• [文献書誌] Toshio Kobayashi: "Estimation of anisotropic K-ε model on the Backward-facing Step Flow by LES data base" First International Symposium on Computational Wind Engineering. 207-212 (1992)
• [文献書誌] Hajime Izumi: "A numerical investigation of the unsteady fluid force induced in the annular diffuser by the oscillating inner cylinder" First International Symposium on Computational Wind Engineering. 517-522 (1992)
• [文献書誌] 泉 元: "振動する2重円筒内の流れの数値解ー第2報3次元数値解析ー" 日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集. 920. 68-70 (1992)
• [文献書誌] 森西 洋平: "バックステップ流れにおけるはく離域の乱流構造LESデータを用いた検討" 日本機械学会論文集B編. 58. 2730-2735 (1992)
• [文献書誌] 高田 智成: "ポンプ取水層における非定常旋回乱流のラージ・エディ・シミュレーション" 日本機械学会全国大会講演論文集. 920. 524-526 (1992)
• [文献書誌] 小森谷 徹: "運転者まわりの流れのシミュレーション" 日本機械学会第5回計算力学講演会講演論文集. 183-184 (1992)
• [文献書誌] 小林 敏雄: "数値流体力学:(乱流解析法(II)現象理論モデル)" 東大出版会, 24 (1992)