乱流の渦拡散近似の空間的時間的非局所性の解明とモデリング

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04282
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 半場 藤弘 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20251473)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 乱流モデル / 渦拡散率 / 非局所性

研究成果の概要

スカラー輸送の渦拡散近似を改良するために、数値計算によるスカラーフラックスの非局所性の解析と、乱流理論による非局所渦拡散率のモデル化を行った。一様等方乱流の速度場と非一様なスカラー場の直接数値計算を行い、平均スカラー勾配が乱流スカラーフラックスに及ぼす空間的時間的な非局所性効果を解明した。さらに乱流統計理論を用いた考察によって2点速度相関を用いた非局所渦拡散率の関数形を求め、数値データを用いて検証した。

自由記述の分野

流体物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

乱流輸送の非局所性は大気境界層などの気象分野では着目されてきたが、多くの分野の実用的な乱流計算では簡単のため局所的なモデルが用いられてきた。近年機械学習などの大量のデータを用いたモデル手法の進展にともない、乱流の非局所的なモデル化が再認識されている。単に経験的なモデルを立てるのではなく、乱流統計理論の知見を生かし系統的なモデルを導出し数値計算で実証することは、乱流研究の進展に対して重要な役割を果たす。