|
レイノルズ平均モデルの信頼性向上を目的として、従来のモデルでは検討が不十分であった圧力変動を介在とする圧力拡散項について現象論に基づいた定式化を試みるものである。研究初年度は、物体の後流など大規模な渦放出があるような乱流場の数値予測において精度の低下が著しいという知見に基づき、主に一様流中におかれた角柱周りの流れ場について実験と数値シミュレーションから得られた情報を整理した。
まず、これまでの一連の研究によりPIVによる圧力場の推測についての目処が立っているため、本年度はその精度向上と拡張性についての検討を行った。圧力のポアソン方程式の境界条件がこれまで不確定であった欠点を補うために、角柱の表面に微小圧力センサーを設置し、その測定値を角柱表面の圧力境界値として用いる方法を試みており、改善の余地が多く残されてはいるものの、原理的には適用可能であることを確認した。
また、角柱周りの乱流場に関するシミュレーションを実行し、角柱中央断面の周囲5H×3Hの領域を中心に、乱流エネルギならびにレイノルズ応力の各成分について輸送方程式中の乱流輸送項のバランスを評価した。その結果、変動速度の3重相関から成る乱流拡散輸送と、速度-圧力相関から成る圧力拡散輸送のいずれも、従来のモデル構築の礎となっていた勾配拡散近似を支持するものではなかった。一方、周期的な外乱を加えたバックステップ乱流のシミュレーションを行った結果、渦粘性モデルでは再現された乱流変動の生成が、より高次のモデルでは必ずしも再現されないことがわかり、輸送項の役割についてさらなる検討課題を見出すに至った。
|
