LESのSGSモデルに関する研究

1994 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: 下村 裕 慶応義塾大学, 法学部, 講師 (60211968) ; 堀内 潔 東京工業大学, 工学部, 助教授 (10173626) ; 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

研究概要

「LES」班ではLESのSGSモデルの新しい普遍性のあるモデルを構築する。
まず、既存モデルの検証と構築のために二つの複雑乱流場のDNSを行い、データベースを構築した。一つは波状流路の乱流で、繰り返し圧力勾配下の乱流で生じる乱れの非一様性がSGSモデルに及ぼす影響を調べ、SGSモデルの非局所性の大きさを明らかにすることを目的としている。(三宅)。他の一つは時間発展型乱流混合層で、壁の影響のない強い大規模構造を持つ流れ場では圧力に非一様性が強く、同様にSGSモデルに非局所性が現れるのでこの影響を明らかにすることを目的としている。得られた流れ場に対しSGSモデルの検証を行った。その結果、これまでに提案されている種々のモデルの特性が明らかとなり、新しいモデルを構築する上で有用な知見を得た(宮内)。
LESの標準サブグリッドスケールモデルであるスマゴリンスキーモデルは、モデル定数が普遍定数でないという欠点がある。この欠点を解消するために新しいサブグリッドスケールモデルを開発した。考案した新モデルは回転一様乱流に対しては有効性が確認された。(下村)。
更に、渦間干渉におけるエネルギーの流れを調べるために、チャネル流・混合層流の直接シミュレーション(DNS)を、遷移過程および発達した乱流状態に対して行い、Grid Scale(GS)とSGS間のエネルギー伝達を調べた。そして独自の新しいモデル(Filtered Bardina Model)を提案し、このモデルがBardinaモデルに比べ、より非局所・非一様な効果を導入できること、また、少なくとも溝乱流に付いてはDNSデータとの相関も高く、LES計算結果もより正確な事を明らかにした。(堀内)。
圧縮性乱流におけるSGSモデルは殆ど研究のない未知の問題であるが、この問題にも取り組み、進展が得られた(井小萩)。現在までに衝撃波のような不連続を有する強い圧縮性乱流にも適用可能な新しいSGSモデルが構築することができた。

研究成果

• [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(B編). 60-570. 51-58 (1994)
• [文献書誌] 三宅 裕、板東 潔、竹末研一、太田貴士: "円形噴流の数値シミュレーション" 日本機械学会論文集(B編). 60-574. 150-157 (1994)
• [文献書誌] 三宅 裕、宇城竜介、森川健志: "壁近傍の縦渦の再生について" 第26回乱流シンポジウム講演論文集. 164-167 (1994)
• [文献書誌] Y.,MIYAKE,K.,TSUJIMOTO and H.,BEPPU: "DNS of Turbulent Floe in a Wavy Channel" Proc.Int.Symp.Turb.Heat Mass Transf.Lisbon,Aug9-12. 11. 18.3.1-18.3.6 (1994)
• [文献書誌] 宮内 敏雄: "空間的に発達する混合層の直接数値計算" 日本機械学会論文集(B編). 61-581. 144-149 (1995)
• [文献書誌] 宮内 敏雄: "圧縮性一様等方性乱流の直接数値計算によるSGS応力モデルの検証" 日本機械学会論文集(B編). 61-582. 413-419 (1995)
• [文献書誌] 宮内 敏雄: "DNSのための流入・流出境界条件" 日本機械学会論文集(B編). 60-571. 813-821 (1994)
• [文献書誌] 宮内 敏雄: "DNSによる自由せん断乱流の構造解析" 第26回乱流シンポジウム講演論文集. 1-4 (1994)
• [文献書誌] 宮内 敏雄: "高次精度差分法による二次元一様等方性乱流の直接数値計算" 日本機械学会論文集(B編). 60-574. 1999-2006 (1994)
• [文献書誌] 宮内 敏雄: "乱流混合層の直接数値計算によるSGSモデルの検証" 日本機械学会論文集(B編). 60-579. 3814-3821 (1994)
• [文献書誌] B.R.Shin,T.Ikohagi and H.Daibuji: "A Highly Stable Finite-Difference Scheme for Incompressible Viscous Flows Using an Improved Factorization Scheme." Proc.of the Third JSEM-KSME Fluids Engineering Conf.323-328 (1994)
• [文献書誌] 石坂 浩一、井小萩 利明、大宮司 久明: "超音速湿り蒸気流の高解像差分解法" 日本機械学会論文集(B編). 60-579. 3887-3892 (1994)
• [文献書誌] Kiyoshi HORIUTI: "Assessment of the Generalized Normal Stress and the Bardina Reynolds Stress Models in Large Eddy Simulation." Direct and Large-Eddy Simulation I,ed.P.R.Voke,L.Kleiser and J-P.chollet,Kluewer Academic Pub.85-96 (1994)
• [文献書誌] Kiyoshi HORIUTI: "Anisotropic Represention of Subgrid-Scale Reynolds Stress in LES." Large Eddy Simulation of Complex Engineering and Geophysical Flows,ed.B.Galperin and S.A.Orszag,Cambridge Univ.Press.193-207 (1994)
• [文献書誌] 堀内 潔,高桑 章浩: "スケール相似則SGSモデルによるLES" 第26回乱流シンポジウム講演論文集. 350-353 (1994)
• [文献書誌] 下村 浩: "サブグリッドスケール代数応力モデル" 第26回乱流シンポジウム講演論文集. 354-357 (1994)