| 研究概要 |
大規模秩序渦と乱流場との相互作用の性質を直接数値計算(DNS)を用いて調べた。初期一様等方性乱流(Re_λ=126)を減衰乱流の数値計算でつくるとともに(計算領域4π^3、解像度256^3)、秩序渦(Lamb-Oseen渦)の循環Γと乱流強度の比に着目し、秩序渦循環を2種類用意する。秩序渦挿入後に数値計算を再スタートし、渦度場を可視化し、秩序渦と乱流場との相互作用のメカニズムを解明した。初期乱流場のworm状の微細渦は秩序渦に巻き取られ、ほぼ周回方向に向く。巻きとられた渦は秩序渦が4〜6回転する間に成長する。また、秩序渦自身が乱流場との相互作用により変形する。秩序渦内部のω_zは中心をピークとした同心円状には分布せず、歪な楕円や所々に負のω_zの値も見られ、軸対称、屈曲、楕円変形など各種の渦波(Kelvin波)が励起される。流れ場の統計的性質を調べるために乱流場を20種類用意し,アンサンブル平均を取り統計解析を行った。軸対称な軸方向速度相関Φ_<zz>(m=0)では渦中心に軸対称波が確認できた。渦表面より少し外側の領域で相関が成長する領域(Blocking effect)が確認できる。秩序渦の循環が小さな場合にはBlocking effectは見られない。半径方向速度相関Φ_<rr>では、m=0の軸対称相関では乱流場のworm状の渦が秩序渦周りに巻きつく領域で、およそt^2に比例する相関の増加が見られる。渦核内の相関は非軸対称の相関m=1,2の値が時間に対して激しく変化する。特にm=1のbendingを引き起こすモードが顕著に現れ、大規模渦の崩壊をもたらす。
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