複雑乱流場のLESデータベース

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555061
• 研究種目: 試験研究(B)
• 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) ; 谷口 伸行 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10217135) ; 吉澤 徴 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60011649) ; 村上 周三 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40013180)
• キーワード: 乱流データベース / Large Eddy Simulation / 乱流モデル / 統計平均量 / 組織構造 / 乱流構造 / 剥離乱流 / 旋回乱流

研究概要

本研究では、乱流モデル(特にレイノルズ応力モデル)の開発・検証において関心の高い乱流場を対象として、解析条件(SGSモデル、計算手法,境界条件など)を最新の研究成果に基づき検討した上で、近似精度の高いLESを実行し、その結果を統計平均量(保存量の収支および相関量の空間分布)と組織構造解析(多点相関、条件つき抽出データ、3Dアニメーションなど)の2つの観点から整理して、乱流モデル研究に有用なデータベースとしてまとめることを目的とする。本年度はLESの手法と精度に関して研究調査を行い、a)高次風上差分による計算安定効果と解析精度への影響、b)単純流れにおけるダイナミックSGSモデルの有効性、c)流入、流出境界における速度条件の取り扱い、d)LESにおける有限要素法の適用とその高速化、e)物体後方の剥離乱流の組織構造と流れの2次元性、についての知見を得た。また、以下の流れ場、1)温度差による安定化を含む室内気流、2)自軸回転円管および静止円間内の旋回流、3)バックステップ乱流、4)2次元乱流噴流、5)一様流中の矩形柱まわりの剥離流れ、についてLESを実行し統計データを得た。これらのLES結果のデータベース化については項目、形式、公開方法などを調査した。これらの試行計算から物体適合格子を用いたLESによる複雑な乱流場解析の精度が確認され、データベース作成の見通しが得られたが、高次風上差分の影響評価についてはより詳しい検討が必要と思われる。また、ダイナミックSGSモデルの有効性が明らかとなったため、本研究のLESに導入し精度評価する考えである。なお、LESの対象流れ場について平成8年度の計画の一部を繰り上げて実行したため、設備備品の購入においては当初計画から若干変更した。

研究成果

• [文献書誌] Y. Dai: "Investigation of Organized Structures in Plane Jet Flow by Using Large Eddy Simulation" Tenth Symposium on Turbulent Shear Flow. 1. 9-25, 29 (1995)
• [文献書誌] M. Tsubokura: "Large Eddy Simulation of Turbulent Channel Flow Using an Unstrutured Mesh" ASME-1995 Numerical Developments in CFD. 215. 81-87 (1995)
• [文献書誌] H. Izumi: "Three-Dimensional Flow Analysis around a Stationary Circular Cylinder" ASME-1995 Separated and Complex Flows. 217. 167-174 (1995)
• [文献書誌] T. Kobayashi: "Large Eddy Simulation of Trubulent Flows in Circular and Elliptic Pipes using the Curvilinear Coordinate Grids" Applications of High-Performance Computing in Engineering ASE′95. 141-174 (1995)
• [文献書誌] N. Tshuda: "Sysstem Development of Particle Tracking Velocimetry for Turbulent Flow Measurement: Turbulence Measurement around a Backward Facing Step" ASME-1995 Experimentle and Numerical Flow Visualization. 218. 29-36 (1995)
• [文献書誌] D. Doh: "Experimental Study on Vertical Buoyant Jet Using 3D Particle Imaging Thermometry and Velocimetry(PITV)" ASME-1995 Experimentle and Numerical Flow Visualization. 218. 63-70 (1995)
• [文献書誌] M. Oshima: "Computationmal Visualization of Magnetic Field Effects on Flow and Temperature Fields in a Silicon Melt Flow" ASME-1995 Experimentle and Numerical Flow Visualization. 218. 1-6 (1995)
• [文献書誌] D. Fu: "Direct Numerical Simulation of Compressible Mixing Layer with High Order Accurate Scheme" 6th Int. Symp. on Computational fluid Dynamics. 1. 238-243 (1995)
• [文献書誌] T. Kobayashi: "Three Dimensional Flow Simulation in a Torque Converter" IPC-8 Technical Paper. 317-321 (1995)
• [文献書誌] T. Kobayashi: "Large Eddy Simulation of Turbulent Swirling Flow" Proc. of the Int. Symp. on Mathematical Modeling of Turbulent Flows. 211-216 (1995)
• [文献書誌] T. Kogaki: "Large Eddy Simulation of Flow around a Rectangular Cylinder" Proc. of the Int. Symp. on Mathematical Modeling of Turbulent Flows. 217-222 (1995)
• [文献書誌] 大岡 龍三: "都市の温熱環境の数値シミュレーション(その4)<U_3′θ′>の評価に浮力効果を組み込んだ改良型k-εとDSMの解析" 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 1241-1244 (1994)
• [文献書誌] S. Murakami: "Comparsion of Numercial Predictions of Horizontal Nonlsothermal Jet in a Room with Three Turbulence Models-k-ε EVH,ASM,and DSM" ASHRAE. (1994)
• [文献書誌] 松井 巨光: "LESによる非等温室内気流解析 Snagoriskyモデルにおける標準タイプとDynamicタイプの比較" 第8回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 269-272 (1994)
• [文献書誌] S. Murakami: "Numerlcal Simulation of Turbulent Diffusion in Cities" Wind Climate in Cities. 681-701 (1995)
• [文献書誌] S. Kato: "New k-ε Model for Stable and Unstable Flow Fields Including Dumping Effect due to Buoyancy" The International Symposium on Mathematical Modeling of Turbulent Flows. 187-192 (1995)
• [文献書誌] S. Kato: "A Model of Hydrodynamic Turbulence in Accretion Disks II" Publication of the Astonomical Society of Japan. 47/5. 62 (1995)
• [文献書誌] A. Yoshizawa: "Simplified Approach to Complex Turbulent Flows and Ensemble-mean compressible Turbulence modeling" Physics of Fluids. 7/12. 3105-3117 (1995)
• [文献書誌] A. Yoshizawa: "Turbulent Magnetohydrodynamic Dynamo: Modeling of the Turbulent Residua-Helicity equation" Journal of the Physical Society of Japan. 65/1. 124-132 (1996)
• [文献書誌] A. Yoshizawa: "Compressiblility and Rotation Effects on Transport Suppression in Magnetohydrodynamic Turbulence" Physics of Plasmas. 3/3(in press). (1996)