チャネル流における乱流状態の低レイノルズ数極限~壁乱流の起源

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19760123
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 関西大学
• 研究代表者: 板野 智昭 関西大学, システム理工学部, 准教授 (30335187)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 壁乱流 / 渦構造 / レイノルズ数 / 秩序構造

研究概要

乱流の数値解析に従来独立な研究手段として使われてきた「分岐解析理論」と「時間発展スキーム」を相補的に用いて、平行平板間の平衡解を探索した。その結果、低レイノルズ数領域でヘアピン状の渦を有した厳密解を得た。境界層乱流に代表される壁剪断流においてヘアピン状の渦の存在が実験等で観測されてきたが、数値的・理論的にはヘアピン状の渦を有する平衡解の存在は長らく未発見のままであり、今回の解の発見は乱流秩序構造に関する極めて重要な発見だと言える。

研究成果

• [雑誌論文] An Alternative Symmetry for Large-Scale Structures in Channel Flow (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano, Sadayoshi Toh, Kai Satoh
  • 雑誌名: Theoretical and Applied mechanics Japan vol.56 ページ: 177-183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hairpin Vortex Solution in Planar Couette Flow: A Tapestry of Knotted Vortices (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano, Sotos C. Generalis
  • 雑誌名: Physical Review Letters vol.102 ページ: 114501-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] 平行平板問流れにおける渦の対称性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭, 藤定義, 佐藤海
  • 雑誌名: 京都大学数理解析研究所講究録 Vo1.1673 ページ: 112-115
• [雑誌論文] A Numerical Study of Molecular Motion in the Osmotic Equilibrium (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano, Takeshi Akinaga, Masako Sugihara-Seki
  • 雑誌名: Theoretical and Applied Mechanics Japan vol.56 ページ: 375-363
  • 査読あり
• [雑誌論文] チャネル流における秩序構造と対称性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭, 藤定義, Fabian Waleffe, 佐藤海
  • 雑誌名: 京都大学数理解析研究所講究録 Vo1.1567 ページ: 86-91
• [学会発表] New Equilibrium Couette States-The Hairpin Vortex Solut ion (HVS) (2009)
  • 著者名/発表者名: S.C. Generalis
  • 学会等名: 6th International Symposi um on Turbulence, Heat and Mass Tran sfer
  • 発表場所: Univ. of Rome, Italy
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] ymmetry of Coherent Vortices in Plane Couette Flow (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano
  • 学会等名: 2th EUROMECH European Turbulence Conference
  • 発表場所: Univ. of Marburg, Gemany
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] ヘアピン型渦構造を持つ平面クエット流厳密解について (2009)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2009
  • 発表場所: 東京(東洋大学)
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] 小型低乱風洞の試作 (2009)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2009
  • 発表場所: 東京(東洋大学)
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] 平面クエット流におけるヘアピン渦解の分岐解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭
  • 学会等名: 第58回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京(日本学術会議)
  • 年月日: 2009-06-09
• [学会発表] A Bifurcation Study f or Large祐cale Motion in Channel Flow (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano
  • 学会等名: he 7th European Fluid Mechanics Conference
  • 発表場所: Manchester Un iv., U.K.
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] Dynamical characterization of Large祐cale Structures in Channel Flow Turbulence (2008)
  • 著者名/発表者名: Sadayoshi Toh
  • 学会等名: Wall Bounded Shear Flows: Transitions and Turbule nce
  • 発表場所: Cambridge Univ., U.K.
  • 年月日: 2008-09-10
• [学会発表] 鉛直平板間の自然対流における乱流遷移と大規模秩序構造のかかわり (2008)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭
  • 学会等名: 日本機械学会2008年度年次大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2008-08-05
• [学会発表] 鉛直平行平板間自然対流に対する回転の影響II (2007)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭
  • 学会等名: 日本機械学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2007-11-17
• [学会発表] Unstable Periodic and Travelling Wave Solutions Corresponding to Large Scale Structures in Channel Flow Turbulence (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Toh
  • 学会等名: SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
  • 発表場所: Utah, USA
  • 年月日: 2007-05-29
• [図書] Advances in turbulence XII (2009)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano
  • 総ページ数: 649-652
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Advances in turbulence XI (2007)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Abe
  • 総ページ数: 233-235
  • 出版者: Springer-Verlag
• [備考] 関西大学学術リポジトリ
  • URL: http://kuir.jm.kansai-u.ac.jp/dspace/handle/10112/1257/simple-search?query=%E6%9D%BF%E9%87%8E