| 研究課題/領域番号 |
15K05790
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
山本 義暢 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (40377809)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 高レイノルズ数乱流輸送 / 壁面乱流場 / 大規模直接数値計算 / 乱流モデリング |
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| 研究実績の概要 |
世界最大規模壁面乱流場の直接数値計算手法開発として、高次精度差分法及びスペクトル法を用いたDNS(Direct Numerical Simulation)コードの高速化を実施した。超並列時の通信コストを削減するために従来のall-to-all通信からshift通信への代替手法を開発した。その結果、高次精度差分法コードにおいては、8640×4096×6144格子(約2200億点)を用いた摩擦レイノルズ数8000のケースにおいて、実行演算速度37Tflop/s(実行効率：14％、東北大学サイバーサイエンスセンターSX-ACE上)を達成した。
開発コードを用いて世界最大レイノルズ数（摩擦レイノルズ数8000）条件での長時間時間積分をおこないDNSデータベースを構築した。
得られたDNSデータベースを解析した結果、内層部分において幅広い領域でカルマン定数が一定となる領域が存在することを確認した。また本領域においては、主流方向変動速度のpremultiplied spectrum において、高波数側と低波数側にそれぞれピークが出現するとともに、低波数側ピーク値が高波数ピーク値を上回ることが判明した。
しかし高レイノルズ数乱流場における理論的渦構造モデルであるattached eddy modelについてはその成立は認められなかった。この原因は大規模構造と壁面近傍の渦構造の中間的なスケールの渦構造が存在することが示唆されるとともに可視化解析においてもその構造が確認できた。
これらは高レイノルズ数乱流場における大規模構造の影響によるものであり、直接数値計算手法により高レイノルズ数壁面乱流場の乱流特性理解に大きく貢献することが期待できる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
直接数値計算コードの高速化に成功するとともに、その開発コードを用いて、目標としていた世界最大規模レイノルズ数のDNSデータベース構築に成功した。
得られたデータベースは新規情報を多く含んでおり、高レイノルズ数乱流輸送現象解明さらには乱流モデリング開発への大きな進展が期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度は、DNSデータベースを用いた乱流解析を行うとともに、成果の取りまとめ及びRANS及びLESにおける乱流モデル開発を実施し、応用成果創出も目指す。
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