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1999 年度 研究成果報告書概要

コヒーレント微細構造に基づく乱流輸送現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 09450088
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

宮内 敏雄  東京工業大学, 工学部, 教授 (50016664)

研究分担者 店橋 護  東京工業大学, 工学部, 助手 (40242276)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
キーワード乱流 / 微細構造 / 間欠性 / 直接数値計算 / レーザー計測 / 乱流輸送
研究概要

本研究では,乱流の直接数値計算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.始めに,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一様乱流の直接数値計算結果からコヒーレント微細渦を抽出し,それらの統計的性質を検討した.その結果,コヒーレント微細構造の周方向平均速度分布はBurgers渦によって良く近似でき,平均直径と周方向最大速度はそれぞれKolmogorov scaleの約10倍と二乗平均変動速度程度であり,それらは乱流場やレイノルズ数に依存しない普遍的な特性であることを明らかにした.また,このようなコヒーレント微細渦の回転軸の空間分布の規則性が種々の乱流場の非等方性と関連する.次に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,それらの高解像度のPIV計測により検証した.この非対称性は,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.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.

  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] M. Tanahashi, T. Miyauchi and K. Matsuoka: "Coherent Fine Scale Structure in Temporally Developing Turbulent Mixing Layers"Turbulence, Heat and Mass Transfer, Eds. K. Hanjalic & T. W. Peeters, Delft University Press. 2. 461-470 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] T. Miyauchi and M. Tanahashi: "Coherent Fine Scale Structures in Turbulence"Proc. Seiken Symp. No.20, Numerical Simulation for Turbulent Flows-Towards the 21th Century. 27-48 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 宮内敏雄,店橋護: "乱流燃焼のDNSの現状"日本流体力学会誌・ながれ. 16. 203-208 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M. Tanahashi, T. Miyauchi, J. Ikeda and K. Matsuoka: "Coherency of Fine Scale Structure in Turbulence"Proc. 7th Int. Symp. Comput. Fluid Dynamics. 478-483 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M. Tanahashi, T. Miyauchi and J. Ikeda: "Scaling Law of Coherent Fine Scale Structure in Homogeneous Isotropic Turbulence"Proc. 11th Symp. Turbulent Shear Flows. 1. 4-17-4-22 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 店橋護,宮内敏雄: "乱流と火炎の相互作用〜乱流燃焼のDNS〜"日本流体力学会誌・ながれ. 16. 391-397 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M. Tanahashi, T. Miyauchi and K. Matsuoka: "Statistics of Coherent Fine Scale Structure in Temporally-Dveloping Turbulent Mixing Layer"IUTAM/IUGG Symposium : Developments in Geophysical Turbulence. (in press). (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M. Tanahashi, T. Miyauchi, M. Fukushima and T. Saito: "Uncertainty Analysis of Experimental Techniques by using DNS database of Turbulence and Turbulent Combustion"Proc. 3rd Japan - Central Europe Joint Workshop on Modeling and Simulation of Non-linear Engineering Systems and Related Phenomena. 246-249 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 店橋護,宮内敏雄: "乱流の微細過構造の普遍性"日本流体力学会誌・ながれ. 17. 419-428 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M. Tanahashi, T. Miyauchi and S. Iwase: "Statistics of Coherent Fine Scale Structure in Homogeneous Isotropic Turbulence"Bulletin of the American Physical Society. 43. 1975 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M. Tanahashi, T. Miyauchi and J. Ikeda: "Identification of Coherent Fine Scale Structure in Turbulance"IUTAM Symposium : Simulation and Identification of Organized Structures in Flows, Eds. J. N. Sorensen et al., Kluwer Academic Publishers. 131-140 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 店橋護,塩川真司,スサンタ・ダス,宮内敏雄: "壁面せん断乱流中の微細構造のスケーリング"日本流体力学会誌・ながれ. 18. 256-261 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M. Tanahashi, S. Iwase, Md. A. Uddin and T. Miyauchi: "Three-Dimensional Features of Coherent Fine Scale Eddies in Turbulence"Turbulence and Shear Flow Phenomena - 1, Eds. S. Banaerjee & J. K. Eaton, Begell House Inc.. 79-84 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M. Tanahashi, Y. Nada, M. Fujimura and T. Miyauchi: "Fine Scale Structure of H_2-Air Turbulent Premixed Flames"Turbulence and Shear Flow Phenomena - 1, Eds. S. Banaerjee & J. K. Eaton, Begell House Inc.. 59-64 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 店橋護,岩瀬識,アシュラフ・ウッディン,宮内敏雄: "一様等方性乱流のコヒーレント微細渦の三次元性"日本機械学会論文集(B編). 65. 3237-3243 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 店橋護,スサンタ・ダス,小路健太郎,宮内敏雄: "チャンネル乱流のコヒーレント微細構造"日本機械学会論文集(B編). 65. 3244-3251 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 店橋護,辻本隆宏,ファズール・カリム,藤村大吾,宮内敏雄: "MHD一様乱流の非等方化機構(第1報,直接数値計算と統計的性質)"日本機械学会論文集(B編). 65. 3877-3883 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 店橋護,辻本隆宏,ファズール・カリム,藤村大吾,宮内敏雄: "MHD一様乱流の非等方化機構(第2報,coherent微細渦とLorentz力)"日本機械学会論文集(B編). 65. 3884-3890 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, T. Miyauchi and K. Matusoka: "Coherent Fine Scale Structure in Temporally Developing Turbulent Mixing Layers"Turbulence, Heat and Mass Transfer, Eds. K. Hanjalic & T. W. Peeters, Vol. 2, Delft University Press. 461-470 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T. Miyauchi and M. Yanahashi: "Coherent Fine Scale Structures in Turbulence"Proc. Seiken Symp. No. 20, Numerical Simulation for Turbulent Flows - Towards the 21th Century. 27-48 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] T. Miyauchi and M. Yanahashi: "Proceeding of Direct Numerical Simulation of Turbulent Combustion"Journal of Japan Society of Fluid Dynamics (in Japanese). Vol. 16, No. 3. 203-208 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, T. Miyauchi, J. Ikeda and K. Matusoka: "Coherency of Fine Scale Structures in Turbulence"Proc. 7th Int. Symp. Comput. Fluid Dynamics. 478-483 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, T. Miyauchi and J. Ikeda: "Scaling Law of Coherent Fine Scale Structure in Homogeneous Isotropic Turbulence"Proc. 11th Int. Symp. Turbulent Shear Flows. Vol. 1. 4-17-4-22 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi and T. Miyauchi: "Turbulent Flame Interaction - Direct Numerical Simulation of Turbulent Combustion"Journal of Japan Society of Fluid Dynamics (in Japanese). Vol. 16, No. 5. 391-397 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, T. Miyauchi and K. Matusoka: "Statistics of Coherent Fine Scale Structure in Temporally-Developing Turbulent Mixing Layer"IUTAM/IUGG Symposium : Developments in Geophysical Turbulence. (in press). (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, T. Miyauchi, M. Fukushima and T. Saito: "Uncertainly Analysis of Experimental Techniques by using DNS database of Turbulence and Turbulent Combustion"Proc. 3rd Japan - Central Europe Joint Workshop on Modelling and Simulation of Non-linear Engineering Systems and Related Phenomena. 246-249 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi and T. Miyauchi: "University of Coherent Fine Scale Structure in Turbulence"Journal of Japan Society of Fluid Dynamics (in Japanese). Vol. 17, No. 6. 419-428 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, T. Miyauchi and S. Iwase: "Statistics of Coherent Fine Scale Structure in Homogeneous Isotropic Turbulence"Bulletin of the Americal Physical Society. Vol. 43, No. 9. 1975 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, T. Miyauchi and J. Ikeda: "Identification of Coherent Fine Scale Structure in Turbulence"IUTAM Symposium : Simulation and Identification of Organized Structures in Flows, Eds. J. M. Sorensen et a., Kluwer Academic Publishers. 131-140 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, S. Shiokawa, S. K. Das and T. Miyauchi: "The Scaling of Fine Scale Eddies in Near-Wall Turbulence"Journal of Japan Society of Fluid Dynamics (in Japanese). Vol. 18, No. 4. 256-261 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, S. Iwase, Md. A. Uddin and T. Miyauchi: "Three-Dimensional Features of Coherent Fine Scale Eddies in Turbulence"Turbulence and Shear Flow Phenomena - 1, Eds. S. Banaerjee & J. K. Eaton, Begell House Inc.. 79-84 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, Y. Noda, M. Fujimura and T. Miyauchi: "Fine Scale Structure of HィイD22ィエD2-Air Turbulent Premixed Flames"Turbulence and Shear Flow Phenomena - 1, Eds. S. Banaerjee & J. K. Eaton, Begell House Inc.. 59-64 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, S. Iwase, Md. A. Uddin and T. Miyauchi: "Three-Dimensional Features of Coherent Fine Scale Eddies in Homogeneous Isotropic Turbulence Isotropic Turbulence"Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (B). Vol. 65, No. 638. 3237-3243 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, S. K. Das, K. Shoji and T. Miyauchi: "Coherent Fine Scale Structure in Turbulent Channel Flows"Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (B). Vol. 65,No. 638. 3244-3251 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, T. Tsujimoto, Md. F. Karim, D. Fujimur and Toshio MIYAUCHI: "Anisotropy of MDH Homogeneous Turbulence (First Report, Direct Numerical Simulation and Statistics)"Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (B). Vol. 65, No. 640. 3877-3883 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M. Yanahashi, T. Tsujimoto, Md. F. Karim, D. Fujimur and Toshio MIYAUCHI: "Anisotropy of MDH Homogeneous Turbulence (2nd Report, Coherent Fine Scale Eddies and Lorentz Force)"Vol. 65, No. 640. 3884-3890 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2001-10-23  

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