| 研究概要 |
本研究では,乱流の直接数値とレーザ計測を用いて乱流のコヒーレント微細構造に基づく乱流輸送現象の解明を行うことを目的としている.前年度までに一様等方性乱流,時間発展乱流混合層,空間発展乱流混合層,平行平板間乱流,回転一様乱流及びMHD一様乱流の微細渦の統計的性質を検討し,コヒーレント微細構造は乱流場やレイノルズ数に依存しない普遍的な構造であることを明らかにした.本年度はコヒーレント微細渦に作用する歪み場の特性を詳細に検討した.その結果,コヒーレント微細渦に作用する歪み場は,一様等方性乱流,乱流混合層,平行平板間乱流等の乱流場に依存せず,回転軸方向に中間歪み率が,回転平面内には最大・最小歪み率が作用しており,微細渦中心の歪み率の大きさはテイラー・マイクロスケールと変動速度のrms値を用いて正規化できることを明らかにした.また,コヒーレント微細渦構造は回転平面内で非対称性を有し,速度パターンは明確な楕円形を示すことを明らかにし,それらを高解像度のPIV計測により検証した.コヒーレント微細渦の非対称性は,渦周囲に形成されるエネルギー散逸分布とも関連しており,非対称性により非常に大きなエネルギー散逸が生じていることも明らかにした.さらに,コヒーレント微細渦に基づく乱流輸送現象を明らかにするために,粒子輸送,スカラー輸送及び燃焼を伴う乱流場の直接数値計算を行い,乱流のコヒーレント微細渦構造が乱流中での固体粒子の空間分布,スカラー変動の形成と散逸,乱流予混合火炎における局所火炎構造を決定する非常に重要な構造であることを明らかにした.
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