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従来の乱流モデルの問題点について再点検し、新しい発想に基づく1方程式モデルの原型を構築した。新しいモデルは下記の渦動粘性係数対するオリジナルな移流方程式により表されている。
【numerical formula】
ここで、ν_0は分子動粘性係数、ν_1は渦動粘性係数、|ω^^^|は平均流の渦度である。κはカルマン定数、c_0はモデル定数、|ω^^^_0|は渦層の境界での代表渦度、f_vは粘性底層での減衰関数である。
このモデルは、(1)乱流の長さスケールを陽的に与える必要がない。(2)モデル方程式及び境界条件の形が非常に単純で、数値解析に乗りやすい。(3)モデル定数が少ない。(4)乱流の履歴効果が考慮される。などの利点を持つ。
このモデルを平行平板間乱流、二次元ジェット、バックステップ流れに適用し、半理論解、実験データ及び他の研究グループのDNS、LESのデータと比較し、精度のよい結果が得られていることを確認した。
このモデルを2次元翼周りの流れに適用し、後縁失速型、前縁失速型、薄翼失速型翼を対象に詳細な検証計算を行った。いずれの場合も大迎角を含む領域まで、実験値とよく一致する解析結果が得られた。一方、特に前縁失速型翼の場合、失速域で実験値とのずれが見られた。これは境界層流れの層流から乱流への遷移が考慮されていないためによるものと思われる。これから、層流から乱流への遷移のモデリングも行う予定である。
今までの研究成果を第16回数値流体力学シンポジウムで報告した。さらに、2003年6月に開催される5th Asian CFD Conferenceで発表する予定である。また、学会誌に投稿する準備をしている。
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