| 研究実績の概要 |
本研究の着想は数値解による乱流解析に端を発する．乱流アトラクタは相空間で大きな多様体を持つ．乱流アトラクタに埋め込まれた数値解(定常解・周期解)は相空間で局所に存在するにもかかわらず，乱流の統計量や重要な渦運動を記述する．このことは系の自由度に比べ本質的な自由度が少ないことを示唆する．この性質をスパースと呼ぶ．本研究の目標は，限られた情報から重要な渦を推定する数値計算法を開発する．
前年度までに，特異値分解を用いた流れ場の再構成問題によって30%程度の格子点の情報で速度ベクトル場を再構成できることを示した．さらに，Couette流について主成分分析を行い，類似の再構成問題を解いた．本研究の着想点である数値解による乱流解析を高Reynolds数流に行った．高Reynolds2次元流において，外力によらず大規模構造が発現することを数値解を用いて示した．
コロナ禍により実験を行うことができず，実施が遅れていた．最終年度では，研究代表者が秋田大学に着任時に，前職から譲り受けた小型風洞を用いた室内実験を行った．移動や経年劣化を調べるために，ピトー管・熱線風速計による校正を行った．スパン方向の流れの精度を調べるためにトラバース装置を作成し，1～4m/s程度の一様流が有効数字3桁で実現できることを確認した．可視化実験を行うため，下流域でレーザーシート光源をマウントできるように実験環境を整備し，さらに一眼レフカメラを購入した．LES方程式系で壁乱流を記述する数値解を見つけた．抵抗低減・混合促進に重要な寄与をする横渦がストリーク不安定により発現する．さらにReynolds数が増加すると,この横渦は壁と相互作用して新たな横渦を作る．このような横渦の生成は我々の知る限り報告されていない．実験や直接数値計算において横渦構造を検出する方法を吟味する必要がある．
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