3次元一様非等方性乱流における大スケール及び小スケールの普遍的構造の計算物理学

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05573
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 芳松 克則 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (70377802)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 流体物理学 / 計算物理学 / 応用数学 / 乱流 / 大規模直接数値計算 / 自己相似性 / 不変性

研究成果の概要

直接数値計算を用いて、3次元非圧縮一様乱流の普遍構造、特に、乱流の大スケールのある種の時間不変性に起因する自由減衰乱流の減衰則、およびスカラー源の無いパッシブスカラー乱流の拡散則について調べた。大スケールにおいて、速度異成分間の相関を含んだ非等方性や鏡面非対称性が初期にあれば、十分に発達した乱流においても、大スケールの非等方性や鏡面非対称性が永続することを示した。さらに、ある種の時間不変性があるスカラー場の大スケールにおいては、その非等方性が、速度場の非等方性に隷属しないことも発見した。

自由記述の分野

数物系科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

外力の無い乱流の減衰やパッシブスカラー乱流の拡散は、基本的な乱流現象のひとつである。ある種の時間不変性がある場合に対して、非等方鏡面非対称性の一様乱流に減衰則や拡散則が一般化できたことの学術的意義は大きい。