LESのSGSモデルに関する研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05240108
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 三宅 裕 大阪大学, 工学部, 教授 (50029005)
• 研究分担者: 井小萩 利明 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (90091652) ; 宮内 敏雄 東京工業大学, 工学部, 教授 (50016664)
• キーワード: VLES / SGSモデル / LES / DNS / データベース / 圧縮性乱流 / 乱流モデル

研究概要

VLES-SGSモデルの構築のためには,単純な平衡乱流のみならず複雑な流れの高精度な時系列データを必要とする。その様な流れ場として波状流路内乱流と同様の特性を持つ,周期的吹き出し吸い込みを与えた平行平板間乱流について,直接シミュレーション(DNS)を行った。この流れ場は主流方向にも非平衡性があることから,既存の平行平板間乱流で検討されたSGSモデルの検証に対して有用なデータとなる。モデルの検証結果より,既存のモデルの適用限界が明らかとなった。
汎用化SGSモデルの構築のために,スペクトル法を用いた混合層の直接数値計算により,スパン方向擾乱の非線形発達の計算を行い,SGSモデル検証のためのデータベースが得られた。SGSモデルのスカラー輸送問題や反応性乱流への適用において検討を必要とするpassive scalarに対するSGSモデルの構築のため,密度効果や化学反応を含む場合についてDNSによるデータベースを作成し,同時にその物理的特性を明らかにした。データベース作成によりSGSモデルの妥当性を検証するための有用なデータを得た。また複雑形状の問題,流入・流出境界条件を有する問題,および高レイノルズ数乱流でのSGSモデル検証のために,DNSに対する境界条件および有限差分スキームに対する検討を行った。
圧縮性SGSモデルの構築においては,圧縮性乱流に対して既存のSGSモデルを適用することの妥当性を系統的に評価することから始めた。そのためには圧縮性流れの高精度差分スキームの開発が必要であった。従来LESは主として正規直交座標系で行われてきたが,LESを実用化し様々な流れ場への適用を可能とするためには一般座標系の導入が不可欠である。そこで,圧縮性差分スキームとの適合性を考慮しつつ一般座標系への拡張を試み,その問題点と可能性を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Y.Miyake,M.Nakasima: "Measurment of a Turbulent Flow in a Wavy Channel" Proc.Int.Conf.on Near-Wall Turbulent Flows. 447-456 (1993)
• [文献書誌] 三宅 裕,辻本 公一,別府 秀樹: "周期的圧力勾配を有する平板間乱流のDNS" 第9回生研NSTシンポジウム講演論文集. 61-64 (1993)
• [文献書誌] 三宅 裕,中島 正弘: "波状流路内乱流の計測" 日本機械学会論文集. 60B[570]. (1994)
• [文献書誌] Y.MIYAKE,K.TAKESUE,T.OHTA,K.BANDO: "A NUMERICAL SIMULATION OF A ROUND JET" Proc.5th Int.Symp.Comput.Fluid Dynamics. 2. 246-254 (1993)
• [文献書誌] 三宅 裕,板東 潔: "円形噴流の発達の初期過程" 流れの計測. 11[15]. (1993)
• [文献書誌] T.MIYAUCHI,M.TANAHASI: "Nonliner Developement of Spanwise Disturbance in Mixing Layers" Computational Fluid Dynamics Journal. 1[4]. 409-422 (1993)
• [文献書誌] T.MIYAUCHI,M.TANAHASI: "Direct Numerical Simulation of Chemically Reacting Mixing Layer" JSME Int.J.Series B. 36[2]. 307-312 (1993)
• [文献書誌] T.MIYAUCHI,T.HIRATA,M.TANAHASI: "Direct Numerical Simulation of Homogeneous Isotoropic Turbulence by Using High Order Finite Difference Scheme" Proc.2nd APCOM. 591-596 (1993)
• [文献書誌] M.TANAHASI,T.MIYAUCHI: "Effect of Heat Release and Density Difference in a Mean Flow on the Development of Chemically Reacting Mixing Layers" Proc.9th Symp.Turbulent Shear Flows. 1. p102-1-p102-4 (1993)
• [文献書誌] T.MIYAUCHI,M.TANAHASI,M.SUZUKI: "Boundary Conditions for Direct Numerical Simulations of Spatially Developing Flows" Proc.5thInt.Symp.Comput.Fluid Dynamics. 2. 261-266 (1993)
• [文献書誌] M.TANAHASI,T.MIYAUCHI,H.HAYASHI: "Heat Release Effects in Homogeneous Isotoropic Turbulence" Proc.5th Int.Symp.Comput.Fluid Dynamics. 3. 205-210 (1993)
• [文献書誌] 店橋 護,宮内 敏雄: "反応性混合層の直接シミュレーション(発熱と主流密度差の影響)" 日本機械学会論文集. 59B[560]. 1338-1343 (1993)
• [文献書誌] B.R.SHIN,T.IKOHAGI,H.DAIGUJI: "AN EFFICIENT IMPLICIT FINITE-DIFFERENCE SCHEME FOR INCOMPRESSIBLE NAVIER-STOKES EQUATIONS USING AN IMPROVED APPROXIMATE-FACTORIZATION SCHEME" Proc.5th Int.Sym.on Comput.Fluid Dynamics. 3. 109-114 (1993)
• [文献書誌] B.R.SHIN,T.IKOHAGI,H.DAIGUJI: "AN Unsteady Implicit SMAC Scheme for Two-Dimensional INCOMPRESSIBLE NAVIER-STOKES EQUATIONS" JSME Int.J.Series B. 36[4]. 598-606 (1993)
• [文献書誌] B.R.SHIN,T.IKOHAGI,H.DAIGUJI: "A Finite-Difference Scheme for Two-Dimensional INCOMPRESSIBLE Turbulent Flows Using Curvilinear Coordinates" JSME Int.J.Series B. 36[4]. 607-611 (1993)
• [文献書誌] 井小萩利明: "曲線座標系の非圧縮ナビエ・ストークス方程式の差分解法" ターボ機械. 21[6]. 385-391 (1993)