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本研究は大筋当初の研究実施計画に基づき遂行された.以下に、研究の進展状況と成果をまとめる。
目的(A) 均一平均流速を有する3次元乱流中の物体周りのプルーム拡散場の計算
(1) まず、物体の無い場合の格子乱流中の点源プルーム拡散場を取り上げた。計算はランダムフーリエモード法と2粒子対確率過程モデルの両方で行われた。その結果、いずれのモデルでも計算結果は実験結果と良く一致した。
(2) 物体まわり乱流場は、ランダムフーリエモード法と急激変形理論を組み合わせることにより構成した。この乱流場を使用して、実際に円柱に垂直に衝突する点源プルーム拡散場の計算を行った。その結果、よどみ線上の平均濃度の減衰はよく実験と合うことが確かめられた。さらに、確率密度関数法(pdf法)による格子乱流中の反応性混合層の数値計算が行われ、今後は円柱周りの拡散場への応用を試みる。
目的(B) 急激変形理論を用いた複雑乱流場の運動学的計算法の確立とその拡散場シミュレーションへの応用
主に、一様せん断流、軸対称絞り・拡がり流れについて急激変形理論解の検討を行った。その結果、軸対称絞り・拡がり流れについては時間的に安定した理論解があるが、一様せん断流の解は時間的に不安定であることがわかった。
なお、当初の計画以外に、確率過程モデルの応用として、円管乱流中の物質拡散場の計算も行われ、実験との良い一致が得られた。さらに、新しい試みとして、直接シミュレーション(DNS)によって生成された一様等方的乱流中の流体粒子のラグランジュ軌道から変動スカラー統計量の評価も行われた。
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