2001 年度実績報告書

混相複雑乱流DNSのための非線形コンパクトスキームの適用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	13650169
研究機関	電気通信大学
研究代表者	前川博電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (90145459)
キーワード	DNS / コンパクトスキーム / WENO / 物理量不連続性 / 補間法 / 解像度 / 複雑乱流 / 極超音速
研究概要	コンパクトスキームは少ないステンシルで高い解像度を持つ事によって、乱流計算などの場の情報が豊富な流体計算に用いられる。一方、高次TVD・ENOスキームは物理量のジャンプがある条件に用いる事ができる。本研究では、高解像度の特徴を生かし、物理量の大きな不連続性があっても使用できる非線型コンパクトスキームを開発した。基本的な考え方は、コンパクト補間の線形結合によって少ないステンシルのままで高次精度を達成する事ができることである。このアイデアを凸結合補間または重み付きENOスキーム(WENO)とも呼ぶ。この手法に最近いくつかの提案があった:Journal of Computational Physics(2000-2001)。WENOの手法に3次精度陽解法補間を組み合わせて5次精度補間にする方法が提案された(Deng&Zhang)。本研究では、この補間に7次コンパクトや9次コンパクトスキームを用いる事によって陽解法スキームを用いた彼らの方法と比較して、解像度の格段の向上が見られた。本スキームを使って、まず極超音速(M=10)先頭衝撃波を通過する音波に対する境界層の受容性に関するシミュレーションを行った。このシミュレーションは大きな密度変化を伴う先頭衝撃波の背後にどのように微小撹乱が受容されるかを調べることができ、計算手法の優劣が定量的にわかる。その結果、先頭衝撃波と鈍頭形状の間に発生する衝撃波モードと呼ばれる圧力・密度・温度撹乱が高解像度で見出す事ができた。これらの撹乱は壁面温度条件によっても大きく変わる。さらに、導入した音波周波数にも影響されることがわかるなど、受容した微細な撹乱構造の変化もとらえる事ができた。

研究成果

(10件)

すべてその他

すべて文献書誌 (10件)

[文献書誌] 山下建志, 前川博: "非線形コンパクトスキームの改良と圧縮性DNSへの応用"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. ISSN1344-4602. E03-4 (2000)
[文献書誌] H.Maekawa, K.Yamashita, X.Deng: "Convex Combined Compact Schemes for Turbulence Simulations with Discontinuities"Proc. of 16^<th> Numerical Simulation ofTurbulence Symposium. 42-47 (2001)
[文献書誌] K.Yamashia, H.Maekawa: "Direct Numerical Simulations of Hypersonic Boundary Layer Receptivity Using Compact Convex Combined Schemes"AIAA 10^<th> International Space Planes and Hypersonic Systems and Technology Confereiice. AIAA2001-1798. (2001)
[文献書誌] A.M.Yahyaoui, H.Maekawa: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows"Computational Fluid Dynamics Journal. Vol.11, No.1. (2002)
[文献書誌] A.M.Yahyaoui, H.Maekawa: "High Level Noise-Induced Bypass Transition in Compressible Plane Poiseeille Flow"JSME International Journal, Series B. Vol.45,No.2. (2002)
[文献書誌] 相澤寛朗, 前川博: "DNSによる水素/空気噴流火炎の燃焼音に関する研究"第39回燃焼シンポジウム講演論文集. 169-170 (2001)
[文献書誌] D.Watanabe, H.Maekawa: "Transition of Supersonic Plane Jet Due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes"Proc. of Turbulence and Shear Flow-Phenomena. Vol.1. 419-424 (2001)
[文献書誌] H.Maekawa. A.M.Yahyaoui: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows(招待講演)"Proc. of Japan-Russia International Workshop on Turbulence, Instability and Parallel Computing. 24-25 (2001)
[文献書誌] 青木崇志, 渡邊大輔, 前川博: "超音速混合層の安定性と渦構造に及ぼすマッハ数の影響"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)
[文献書誌] 奥村学, 前川博: "空間発展DNSによる水素、空気拡散火炎の火炎構造"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)

2001 年度 実績報告書

混相複雑乱流DNSのための非線形コンパクトスキームの適用に関する研究

研究代表者

前川 博 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (90145459)

研究成果

[文献書誌] 山下 建志, 前川 博: "非線形コンパクトスキームの改良と圧縮性DNSへの応用"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. ISSN1344-4602. E03-4 (2000)

[文献書誌] H.Maekawa, K.Yamashita, X.Deng: "Convex Combined Compact Schemes for Turbulence Simulations with Discontinuities"Proc. of 16^<th> Numerical Simulation ofTurbulence Symposium. 42-47 (2001)

[文献書誌] K.Yamashia, H.Maekawa: "Direct Numerical Simulations of Hypersonic Boundary Layer Receptivity Using Compact Convex Combined Schemes"AIAA 10^<th> International Space Planes and Hypersonic Systems and Technology Confereiice. AIAA2001-1798. (2001)

[文献書誌] A.M.Yahyaoui, H.Maekawa: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows"Computational Fluid Dynamics Journal. Vol.11, No.1. (2002)

[文献書誌] A.M.Yahyaoui, H.Maekawa: "High Level Noise-Induced Bypass Transition in Compressible Plane Poiseeille Flow"JSME International Journal, Series B. Vol.45,No.2. (2002)

[文献書誌] 相澤 寛朗, 前川 博: "DNSによる水素/空気噴流火炎の燃焼音に関する研究"第39回燃焼シンポジウム講演論文集. 169-170 (2001)

[文献書誌] D.Watanabe, H.Maekawa: "Transition of Supersonic Plane Jet Due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes"Proc. of Turbulence and Shear Flow-Phenomena. Vol.1. 419-424 (2001)

[文献書誌] H.Maekawa. A.M.Yahyaoui: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows(招待講演)"Proc. of Japan-Russia International Workshop on Turbulence, Instability and Parallel Computing. 24-25 (2001)

[文献書誌] 青木 崇志, 渡邊 大輔, 前川 博: "超音速混合層の安定性と渦構造に及ぼすマッハ数の影響"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)

[文献書誌] 奥村 学, 前川 博: "空間発展DNSによる水素、空気拡散火炎の火炎構造"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)

2001 年度実績報告書

前川博電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (90145459)

[文献書誌] 山下建志, 前川博: "非線形コンパクトスキームの改良と圧縮性DNSへの応用"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. ISSN1344-4602. E03-4 (2000)

[文献書誌] 相澤寛朗, 前川博: "DNSによる水素/空気噴流火炎の燃焼音に関する研究"第39回燃焼シンポジウム講演論文集. 169-170 (2001)

[文献書誌] 青木崇志, 渡邊大輔, 前川博: "超音速混合層の安定性と渦構造に及ぼすマッハ数の影響"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)

[文献書誌] 奥村学, 前川博: "空間発展DNSによる水素、空気拡散火炎の火炎構造"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)