カノニカルな非一様性乱流の高精度・高解像度大規模直接数値計算法の開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19560064
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 工学基礎
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 石原 卓 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10262495)
• 研究分担者: 金田 行雄 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10107691) ; 石井 克哉 名古屋大学, 情報連携基盤センター, 教授 (60134441) ; 芳松 克則 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70377802)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 乱流の直接数値計算 / スペクトル法 / Sinc関数 / 平行二平板間乱流 / 乱流境界層 / 乱流混合層 / ハイパフォーマンスコンピューティング / 結合コンパクト差分法

研究概要

カノニカルな非一様性乱流の高精度・高解像度な大規模直接数値計算(DNS)実現に向け、スペクトル法コードの高効率化、Sinc関数を用いた新DNS手法の開発、精度と効率の比較検討を実施した。その結果、新DNS手法では適当なパラメータ選択により高精度計算可能なこと、チャネル乱流ではスペクトル法と同程度であるが壁乱流や乱流混合層では従来手法より効率的に高精度大規模DNSが実現しうることなど、大規模DNS実現のための重要な知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Study of High-Reynolds Number Isotropic Turbulence by Direct Numerical Simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ishihara, Toshiyuki Gotoh and Yukio Kaneda
  • 雑誌名: Annual Review of Fluid Mechanics 41 ページ: 165-180
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Numerical Simulation of Turbulent Channel Flow at High Reynolds Number (2008)
  • 著者名/発表者名: Koji Morishita, Takashi Ishihara and Yukio Kaneda
  • 雑誌名: Proceedings of International Symposium on Frontiers of Computational Science 2008 Y Kaneda, M Sasai and K Tachibana (Eds.) ページ: 165-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multifractal Analysis by Using High-Resolution Direct Numerical Simulation of Turbulencs, Proc (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ishihara and H. Higuchi
  • 雑誌名: The IUTAM Symposium on Computational Physics and New Perspectives in Turbulence, Nagoya, Japan, September 11-14 ページ: 61-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Attempts at Computer-Aided Understanding of Turbulencs, Proc (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kaneda, T. Ishihara, K. Morishita and Y. Mizuno
  • 雑誌名: The IUTAM Symposium on Computational Physics and New Perspectives in Turbulence, Nagoya, Japan, September 11-14 ページ: 49-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-Scale Statistics in High-Resolution Direct Numerical Simulation of Turbulence, Progress in Turbulence II, Proc (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kaneda and T. Ishihara
  • 雑誌名: the iTi-Conference in Turbulence 2005 ページ: 11-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-scale statistics in high-resolution direct numerical simulation of turbulence (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ishihara, Y. Kaneda, M. Yokokawa, K. Itakura and A. Uno
  • 雑誌名: Reynolds number dependence of one-point velocity gradient statistics, Journal of Fluid Mechanics 592 ページ: 335-366
  • 査読あり
• [雑誌論文] 乱流の計算科学への試み (2007)
  • 著者名/発表者名: 金田行雄, 石原卓
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 26(6) ページ: 357-383
  • 査読あり
• [学会発表] Direct numerical simulation of turbulent channel flow at high Reynolds number (2008)
  • 著者名/発表者名: Koji Morishita, Takashi Ishihara and Yukio Kaneda
  • 学会等名: International Symposium on Frontiers of Computational Science 2008
  • 発表場所: Symposion Hall, Nagoya University
  • 年月日: 20081127-29
• [学会発表] Hiromitsu Iwata and Yukio Kaneda, Direct Numerical Simulation of Turbulent Boundary Layer using Sinc-Galerkin Method (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ishihara
  • 学会等名: Japan-Russia Workshop on Study of Hydrodynamical Instability, Turbulence and Complex Flows by Using Advanced Technologies of Modeling on Supercomputers
  • 発表場所: Hotel Kitano Plaza Rokkoso, Kobe
  • 年月日: 20081118-20
• [学会発表] Direct Numerical Simulation of Turbulent Channel Flow at High Reynolds Number, Japan-Russia Workshop on Study of Hydrodynamical Instability (2008)
  • 著者名/発表者名: Koji Morishita, Takashi Ishihara and Yukio Kaneda
  • 学会等名: Turbulence and Complex Flows by Using Advanced Technologies of Modeling on Supercomputers
  • 発表場所: Hotel Kitano Plaza Rokkoso, Kobe
  • 年月日: 20081118-20
• [学会発表] FENE-P モデルを用いた抵抗低減チャネル乱流の直接数値シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋知也, 石原卓, 金田行雄
  • 学会等名: 第22回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] 時間発展乱流混合層のDNSによる2点速度相関 (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉木慎吾, 石原卓, 金田行雄
  • 学会等名: 第22回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] 乱流の大規模DNSデータ解析 : 速度差の統計の距離依存性とRe依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石原卓
  • 学会等名: 乱流の大規模DNSデータ解析 : 速度差の統計の距離依存性とRe依存性
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
  • 年月日: 2008-11-15
• [学会発表] FENE-Pモデルを用いた抵抗低減チャネル乱流DNSによる乱流構造の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋知也, 石原卓, 金田行雄
  • 学会等名: 第6回日本流体力学会中部支部講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2008-11-08
• [学会発表] Statistics of two-point velocity difference in high-resolution direct numerical simulations of turbulence in a periodic box (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ishihara
  • 学会等名: Inertial-Range Dynamics and Mixing
  • 発表場所: Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences, Cambridge
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] 高レイノルズ数チャネル乱流の直接数値シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 森下浩二, 石原卓, 金田行雄
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2008
  • 発表場所: 神戸大学六甲台キャンパス
  • 年月日: 2008-09-06
• [学会発表] Joint multi fractal analysis of intermittent fields in high-resolution DNS of turbulence (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ishihara
  • 学会等名: Frontiers of Computational Science-Macroscopic Systems/Fluid Mechanics
  • 発表場所: Venture Business Laboratory 3F, Nagoya University
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] 乱流の大規模直接数値計算を用いたデータ解析 : 乱流場の間欠性について (2008)
  • 著者名/発表者名: 石原卓
  • 学会等名: 筑波大学大学院数理物質科学研究科, 凝縮系理論コロキウム
  • 発表場所: 筑波大学自然系学系棟 D410
  • 年月日: 2008-03-10
• [学会発表] Sinc-Galerkin法を用いた乱流境界層のDNS (2007)
  • 著者名/発表者名: 岩田浩光, 石原卓, 金田行雄
  • 学会等名: 第21回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 秋葉原コンベンションホール
  • 年月日: 2007-12-19
• [学会発表] Joint multifractal analysis of intermittent fields in high-resolution DNS of turbulence (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ishihara and H. Higuchi
  • 学会等名: 60th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2007-11-20
• [学会発表] 乱流の大規模直接数値計算データを用いたマルチフラクタル解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 樋口裕孝, 石原卓
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2007-09-22