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2018 年度 実績報告書

乱流特性スケールを反映した接続関数の導入による高性能ハイブリッド乱流モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K05042
研究機関九州大学

研究代表者

安倍 賢一  九州大学, 工学研究院, 教授 (20315104)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード計算力学 / 乱流現象予測 / 非定常流れ / 数値流体力学 / 乱流モデル / LES/RANSハイブリッドモデル
研究実績の概要

工学的に重要な乱流解析分野において近年注目を集めている,ラージ・エディ・シミュレーション(LES)とレイノルズ平均ナビエ・ストークス(RANS)モデルを融合させた「LES/RANSハイブリッドモデル」に焦点をあて,新規発想に基づく壁面近傍の乱流特性スケールを適切に反映したLES/RANS接続関数を開発・導入することにより,従来世の中で用いられてきたLES/RANSハイブリッドモデルの飛躍的な高性能化・汎用化を実現した.特筆すべき成果としては,以下の3点が挙げられる.
(1)LES用のサブグリッドスケール(SGS)モデルにスケール相似則モデルの特徴を適切に反映させることにより,従来モデルと比べて粗い格子解像度での予測精度向上を実現した.
(2)従来の手法では細かい格子解像度であっても必ず壁面近傍でRANSが採用されるという課題を解決すべく,LESとRANSの接続位置を壁面近傍の乱流現象の特性に基づいて決定する手法を新たに構築し,理想的な接続状態を実現した.
(3)LESとRANSの両方に基本表式が共通の1方程式モデルを採用することにより,乱流諸量の壁面境界条件に至るまで同形式の表現を採用することを可能とし,壁面上においてもLESとRANSのスムーズな接続を実現した.
本研究では,壁面近傍の格子解像度と物理現象を鑑みてLESが十分可能であると判断した際に,乱流モデルが自動的にLES/RANSハイブリッドモデルから純粋なLESに切り替わるという点に独創性があり,上述の特徴をすべて有する乱流モデルは他に例が無く,現時点で世界最高峰のレベルを有していると言える.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Three-Dimensional Simulation of Self-propelled Fish-Like Body Swimming in a Channel2018

    • 著者名/発表者名
      Yangrong ZHANG, Hisashi KIHARA and Ken-ichi ABE
    • 雑誌名

      Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics

      巻: 12 ページ: 473-492

    • DOI

      10.1080/19942060.2018.1453381

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Double-Buffer Problem in LES-RANS Interface Region by Introducing an Anisotropy-Resolving Subgrid-Scale Model2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi ABE
    • 雑誌名

      Theoretical and Computational Fluid Dynamics

      巻: 32 ページ: 263-283

    • DOI

      10.1007/s00162-018-0453-5

    • 査読あり
  • [学会発表] Numerical Study on the Condensed and Frozen Water Vapor on a Flat Plate Using an Open Source Code2018

    • 著者名/発表者名
      Soomin PARK, Hisashi Kihara, Ken-ichi Abe
    • 学会等名
      Proceedings of the 48th AIAA Fluid Dynamics Conference, 2018 AIAA Aviation and Aeronautics Forum and Exposition
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance of an Anisotropy-Resolving Hybrid LES/RANS Model for High Reynolds-Number Turbulent Channel Flows up to Reτ=2000002018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi ABE
    • 学会等名
      Proceedings of 9th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer
    • 国際学会
  • [学会発表] 物体から放出される非定常渦構造と空力特性の関係に関する数値解析的研究2018

    • 著者名/発表者名
      小川圭,木原尚,安倍賢一,李曄,岡本哲
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム
  • [学会発表] 縦渦の相互干渉が空力特性に与える影響に関する数値解析的研究2018

    • 著者名/発表者名
      平井直人,木原尚,安倍賢一
    • 学会等名
      第32回数値流体力学シンポジウム

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公開日: 2019-12-27  

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