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2017 年度 実績報告書

ムーディー線図再構築のための壁面粗度影響の統一的理解

研究課題

研究課題/領域番号 16K14162
研究機関東京理科大学

研究代表者

川口 靖夫  東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (20356835)

研究分担者 塚原 隆裕  東京理科大学, 理工学部機械工学科, 准教授 (60516186)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード乱流 / 粗度 / 摩擦抵抗 / PIV / DNS
研究実績の概要

最終年度にあたり、実施計画書p6の項目【1.1(実験的検討)】と【1.2(数値解析による検討)】をそれぞれ実行した。
【1.1.4 不規則粗度付き壁面近傍における速度測定】では、28年度に作成して摩擦抵抗を測定済みの試験円筒を2重円筒試験装置に設置し、回転させ、粗度近傍の速度測定を行った。PIVにより速度の空間分布を記録し、これをもとに平均速度とレイノルズせん断応力の分布を調べた。(研究発表1件)。
【1.2.3 不規則粗度付き壁面近傍のDNSによるシミュレーション】では試験体から採取した表面形状を境界条件とし、局所細密化格子を用いたLBMによるDNS解析を行った。その過程で局所細密格子の際の誤差の低減法に関する検討を行った(研究発表1件)。モデル化に資する粗度の内側、外側の流れ場と摩擦抵抗が求められた(研究発表3件)。
【2.データ統合とモデル化】では【2.1 粗度曲線からSMCMモデルのパラメータの抽出、実証】を計画通り行った。【2.2 SMCMモデルから減速効果、小噴流効果を適切にモデル化し、現有のデータと矛盾を生じないようにMMCモデルを構築】これまでの考察をまとめ、多孔質体モデル(PMM)の形にまとめた。PMMは3次元的な構造は持たず、壁からの距離yに応じて空隙率と長さスケールの分布をもつ形をしており、1次元モデルであるが粗度の存在する空間とその上部の空間にある乱流への影響を適切に反映できることがわかった(研究発表2件)
【3.乱流計算と実証】では、壁面粗さ形状を与え、ASCMモデルを介してPMMを作成し、乱流計算を行う。【3.1 規則粗度、不規則粗度の摩擦特性のデータ収集】、【3.2 MMCモデルを境界条件とし、応力方程式モデルを用いて流れと壁面摩擦力を予測し、現有のデータと矛盾を生じないかの検証】をそれぞれ行った。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Lattice Boltzmann direct numerical simulation of turbulence over resolved and modelled rough walls with irregularly distributed roughness2017

    • 著者名/発表者名
      Kuwata, Y. and Kawaguchi, Y.
    • 雑誌名

      Proc. Tenth International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (TSFP10)

      巻: - ページ: 1, 6

    • 査読あり
  • [学会発表] Macroscopic Modelling of Rough Wall Turbulence Based on the Second Momentum Closure2018

    • 著者名/発表者名
      Kuwata, Y., Suga, K. and Kawaguchi, Y.
    • 学会等名
      9th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer (THMT-18)
    • 国際学会
  • [学会発表] Lattice Boltzmann Large Eddy Simulation of Turbulence over the Irregular Rough Surface2018

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama, T., Kuwata, Y. and Kawaguchi, Y.
    • 学会等名
      12th International ERCOFTAC symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements (ETMM12)
    • 国際学会
  • [学会発表] 応力方程式モデルによる巨視的粗面乱流モデル2018

    • 著者名/発表者名
      桑田 祐丞、川口 靖夫
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] 局所細密格子法を用いた格子ボルツマン法による実在粗面乱流のLES2018

    • 著者名/発表者名
      杉山琢哉、桑田祐丞、川口靖夫
    • 学会等名
      計算工学講演会論文集
  • [学会発表] Imbalance correction grid refinement method for lattice Boltzmann large eddy simulations2017

    • 著者名/発表者名
      Kuwata, Y., Sugiyama, T. and Kawaguchi, Y.
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Thermal Sciences, ACTS 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Lattice Boltzmann direct numerical simulation of turbulence over resolved and modelled rough walls with irregularly distributed roughness2017

    • 著者名/発表者名
      Kuwata, Y. and Kawaguchi, Y.
    • 学会等名
      Tenth International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (TSFP10)
    • 国際学会
  • [学会発表] Lattice Boltzmann Direct Numerical Simulation of Turbulence over Randomly Distributed Hemispheres2017

    • 著者名/発表者名
      Kuwata, Y. and Kawaguchi, Y.
    • 学会等名
      16th European Turbulence Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Statistical discussions on turbulence around randomly distributed semi-spheres2017

    • 著者名/発表者名
      Kuwata, Y. and Kawaguchi, Y.
    • 学会等名
      ASCHT2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 局所細密格子を用いた格子ボルツマン法によるラージ・エディ・シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      杉山琢哉、桑田祐丞、川口靖夫
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第23期総会・講演会
  • [学会発表] 空間平均理論に立脚した粗面モデルによる乱流解析2017

    • 著者名/発表者名
      桑田祐丞、川口靖夫
    • 学会等名
      第54回日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] 不規則粗面の乱流摩擦抵抗予測に向けた壁面近傍流れのPIV測定2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木駿平、軍司愛美、三重野紘央、桑田祐丞、川口靖夫
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第23期総会・講演会

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公開日: 2018-12-17  

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