2002 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	広島大学
研究代表者	前川博広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90145459)
キーワード	複雑乱流 / コンパクトスキーム / 混相流 / 衝撃波 / 凸結合スキーム / 非線型フィルター / 音波 / 乱流遷移
研究概要	コンパクトスキームの特徴である高解像度性と位相誤差の微小性を複雑流動DNSに活用する手法を研究した。なめらかな流れ場と比べ物理量の不連続性が存在する流れ場においては、スペクトル法で用いられる有限フーリエ級数による導関数の近似法ではギブス現象が発生し収束性が極めて悪くなる。そのため、高波数にのみ散逸誤差をもつコンパクトスキーム系は計算をロバストにする効果が期待できる。一方、ENOスキームに見られるように、物理量の不連続性をとらえることに優れている計算スキームは比較的大きな散逸誤差(数値散逸)をもち、音波の伝播を捉えるのには般に散逸が大きすぎる。コンパクトスキームは伝播する音波を捉えることにはきわめて優れた特性を持つ有限差分スキームである。このスキームの特徴をいかす手法を研究するため、(1)鈍頭物体まわりの高いマッハ数流れにおける外部からの微小かく乱受容性に関する問題、(2)超音速流れから発生する音波に関する問題、そして(3)混相流における気泡変形と崩壊現象について研究を行った。その結果、問題(1)については、鈍頭物体により離脱衝撃波をもつマッハ数M=10の流れの上流から平面音波が進入する場合は、エントロピーと渦度変動が発生する様子をシミュレートすることができた。問題(2)では、移流マッハ数が1.17の超音速矩形ジェットから発生する音波の様子は、風上バイアススキームによってジェット乱流微細構造とマッハ波を同時に捕らえることができる。最後に、気液二相流れにおいて、気体と液体を表す状態方程式を用いることによって、液体中の気泡に衝撃波を衝突させ気泡が崩壊する際に音波と衝撃ジェットを捕らえることができた。物理量の非常に大きな不連続性による振動を抑えるために非線型フィルターを用いた。

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] D.Watanabe: "Transition of Supersonic Plane Jet due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes"Journal of Turbulence(IOP). Vol.3. 1-17 (2002)
[文献書誌] M.Yahyaoui: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows"Computational Fluid Dynamics Journal. 11・2. 195-207 (2002)
[文献書誌] M.Yahyaoui: "High-Level Noise Induced Bypass Transition in Compressible Plane Poisueille Flow"JSME International Journal. 45・2. 408-418 (2002)
[文献書誌] M.Yahyaoui: "Direct Numerical Simulations of Subsonic Plane Poiseuille Flows Undergoing Transition"JSME International Journal. 44・1. 72-80 (2001)
[文献書誌] H.Maekawa: "Study of Mach Wave Emission Mechanism in a Turbulent Jet at High Convective Mach Numbers Using DNS"Russia-Japan International Workshop on Actual Problems of Computational Mechanics. 招待講演. 32-33 (2002)
[文献書誌] K.Yamashita: "DNS of Hypersonic Boundary Layer Receptivity Using Compact Convex Combined Schemes"AIAA 10^<th> International Space Planes and Hypersonic Systems and Techonologies Conference. No.1798. 1-11 (2001)
[文献書誌] D.Watanabe: "Structures in a Supersonic Plane Jet due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes at High Mach Numbers"Proc. of International Workshop on Prediction of Laminar-Turbulent Transition in Boundary Layers. NAL Special Pub.SP-48T. 39-42 (2001)
[文献書誌] D.Watanabe: "Transition of Supersonic Plane Jet due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes"Proc. of International Conference on Turbulent Shear Flow Phenomena. Vol.1. 419-424 (2001)
[文献書誌] M.Yahyaoui: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bouded Flows"Proc. of Japan-Russia International Workshop on Turbulence, Instabilities and Parallel Computing. 招待講演. 21-22 (2001)
[文献書誌] 前川博: "対話とシミュレーションムービーでまなぶ流体力学"共立出版. 147 (2002)

2002 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 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90145459)

研究成果

[文献書誌] D.Watanabe: "Transition of Supersonic Plane Jet due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes"Journal of Turbulence(IOP). Vol.3. 1-17 (2002)

[文献書誌] M.Yahyaoui: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows"Computational Fluid Dynamics Journal. 11・2. 195-207 (2002)

[文献書誌] M.Yahyaoui: "High-Level Noise Induced Bypass Transition in Compressible Plane Poisueille Flow"JSME International Journal. 45・2. 408-418 (2002)

[文献書誌] M.Yahyaoui: "Direct Numerical Simulations of Subsonic Plane Poiseuille Flows Undergoing Transition"JSME International Journal. 44・1. 72-80 (2001)

[文献書誌] H.Maekawa: "Study of Mach Wave Emission Mechanism in a Turbulent Jet at High Convective Mach Numbers Using DNS"Russia-Japan International Workshop on Actual Problems of Computational Mechanics. 招待講演. 32-33 (2002)

[文献書誌] K.Yamashita: "DNS of Hypersonic Boundary Layer Receptivity Using Compact Convex Combined Schemes"AIAA 10^<th> International Space Planes and Hypersonic Systems and Techonologies Conference. No.1798. 1-11 (2001)

[文献書誌] D.Watanabe: "Structures in a Supersonic Plane Jet due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes at High Mach Numbers"Proc. of International Workshop on Prediction of Laminar-Turbulent Transition in Boundary Layers. NAL Special Pub.SP-48T. 39-42 (2001)

[文献書誌] D.Watanabe: "Transition of Supersonic Plane Jet due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes"Proc. of International Conference on Turbulent Shear Flow Phenomena. Vol.1. 419-424 (2001)

[文献書誌] M.Yahyaoui: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bouded Flows"Proc. of Japan-Russia International Workshop on Turbulence, Instabilities and Parallel Computing. 招待講演. 21-22 (2001)

[文献書誌] 前川 博: "対話とシミュレーションムービーでまなぶ流体力学"共立出版. 147 (2002)

2002 年度実績報告書

前川博広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90145459)

[文献書誌] 前川博: "対話とシミュレーションムービーでまなぶ流体力学"共立出版. 147 (2002)