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本年度はDESを含むハイブリッド計算の基礎的研究として以下の2項目について研究を実施した。
1.ハイブリッドフィルターの理論的考察とチャネル乱流への適用
これまでRANSとLES領域の界面に新たなフィルタリングを導入して速度の不整合を取り除く方法を開発したが、フィルターの幅や位置などは各計算においてよい速度分布が得られるよう最適化をする必要があり、あらかじめ与えることはできなかった。そこでGermanoによるハイブリッドフィルターの定式化を拡張することにより、本研究で提案したフィルタリングがハイブリッドフィルターの差分近似と解釈できることを示し、その理論的根拠を与えた。またフィルターの幅と位置を与える式を導き、低レイノルズ数のチャネル乱流に適用して検証し、実際に速度の不整合がなくなり良い速度分布が得られることを示した。さらに界面の位置を変えて計算を行い、本解析で求めたフィルターの式がいずれの場合も有効であることを示した。
2.レイノルズ応力の非局所性の研究
また速度の不整合の原因として、LES領域の非定常乱流場とRANS領域の平均場の間の非局所的な影響が大きいことがわかったので、チャネル乱流の非局所性効果について考察した。速度場のグリーン関数を用いて、レイノルズ応力の非局所的な表式を理論的に導いた。チャネル乱流の数値計算を行い、非局所的な渦粘性の分布を求めた。その結果、特に壁面近くの領域では局所的な渦粘性は近似が悪く、非局所性効果が重要であることがわかった。その知見を用いて速度の不整合の機構の考察を進めた。
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