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2011 年度 研究成果報告書

高精度数値スキームを用いた3次元キャビティ流れの研究

研究課題

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研究課題/領域番号 21540383
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 数理物理・物性基礎
研究機関名古屋大学

研究代表者

石井 克哉  名古屋大学, 情報基盤センター, 教授 (60134441)

研究分担者 石原 卓  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10262495)
安逹 静子  東京国際大学, 商学部, 教授 (70523009)
平野 靖  山口大学, 医学研究科, 准教授 (90324459)
連携研究者 金田 行雄  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10107691)
研究期間 (年度) 2009 – 2011
キーワード流体 / 計算物理 / 流線 / カオス / 可視化 / 遷移
研究概要

高精度高解像度の結合コンパクト差分を開発し、3次元キャビティ定常流れを数値シミュレーションで解いた。直方体キャビティ形状としては、流れ方向の長さを基にしたスパン方向のアスペクト比が1と6. 55の2ケースについて、深さ方向のアスペクト比が0.4, 0.6, 1.0, 1.4等のケースについて、非圧縮流れの計算を行った。計算結果の速度ベクトルを使って、高い精度で複数の流線を得、各流線に対して、移動面の運動方向に垂直なある平面を通過する数百点で描かれたポアンカレ断面図をレイノルズ数100から500程度の範囲について得た。流線には、1)ある閉曲線近くに局在した流線構造と、2)カオス的に広い空間を覆う流線構造がある。これにより、ポアンカレ断面図の中には、不変トーラス、共鳴による島構造を表す点がキャビティの側面近くに存在し、他の空間部分には不規則にカオス的に分布する点が存在することを見出した。これらの構造は非自励1自由度ハミルトン力学系の構造と同等になっている。特に、レイノルズ数の変化によって、3 : 1と2 : 1の共鳴の変化が起こり、2 : 1共鳴が起こったレイノルズ数以上ではカオス的な流線しか見つからない。これらの流線構造が、種々の直方体形状内のキャビティ流れに対して、一般的に発生することを示した。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (11件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dependence on the Aspect Ratio of Streamline Patterns in Three-Dimensional Cavity Flows2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii、S. Adachi
    • 雑誌名

      The oretical and Applied Mechanics Japan

      巻: 60 ページ: 51-61

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Small-scale statistics in direct numerical simulation of turbulent Channel flow at high-Reynolds number2011

    • 著者名/発表者名
      K. Morishita、T. Ishihara、Y. Kaneda
    • 雑誌名

      Journal of Physics

      巻: 318

    • DOI

      DOI:10.1088/1742-6596/318/2/022016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability of thermo-acoustic oscillation in a closed tube by numerical simulation2011

    • 著者名/発表者名
      M. Ishigaki、S. Adachi、K. Ishii
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 43

    • DOI

      DOI:10.1088/0169-5983/43/4/041403

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 流線を用いた3次元キャビティ流の数値的研究2011

    • 著者名/発表者名
      安達静子
    • 雑誌名

      東京国際大学論叢

      巻: 84 ページ: 55-59

  • [雑誌論文] Numerical Analysis of Stability of Thermo-acoustic Oscillation in a 2D Closed Tube2010

    • 著者名/発表者名
      M. Ishigaki、S. Adachi、K. Ishii
    • 雑誌名

      AIAA paper

      巻: 24

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transition of Streamline Patterns in Three-Dimensional Cavity Flow2010

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii、S. Adachi
    • 雑誌名

      The oretical and Applied Mechanics Japan

      巻: 59 ページ: 203-210

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高レイノルズ数等方乱流の直接数値シミュレーション-小スケールにおける統計的普遍性2010

    • 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

      巻: 29 ページ: 73-78

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 低レイノルズ数の三次元キャビティ流中の流線の振る舞い2010

    • 著者名/発表者名
      石井克哉、安達静子
    • 雑誌名

      数理解析研講究録

      巻: 1724 ページ: 8-18

  • [学会発表] ブロック三重対角行列スキームの並列解法2011

    • 著者名/発表者名
      近藤祐介、石井克哉、安達静子
    • 学会等名
      第25回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学(大阪)
    • 年月日
      2011-12-20
  • [学会発表] Chaotic Streamlinesin Steady Cavity Flows2011

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii、S. Adachi
    • 学会等名
      IUTAM Symposium on 50 Years of Chaos : Applied and Theoretical
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] Torus Streamlines in the 3D Steady Lid-driven Cavity Flows2011

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii、C. Ota、S. Adachi
    • 学会等名
      64th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 発表場所
      ボルチモア(米国)
    • 年月日
      2011-11-21
  • [学会発表] 断面アスペクト比の異なる3次元キャビティ内流れの流線パターンの変化2011

    • 著者名/発表者名
      太田力、石井克哉、安達静子
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2011-09-23
  • [学会発表] Poincare Sections of Three-Dimensional Lid-Driven Cavity Flows2011

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii、S. Adachi
    • 学会等名
      7th International Congress on Industrial and Applied Mathematics
    • 発表場所
      バンクーバー(カナダ)
    • 年月日
      2011-07-22
  • [学会発表] 3次元キャビティ流れの流線パターンのアスペクト比依存性2011

    • 著者名/発表者名
      石井克哉、安達静子
    • 学会等名
      第60回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 年月日
      2011-03-09
  • [学会発表] 3次元キャビティ流れの流線パターンのReynolds数依存性2010

    • 著者名/発表者名
      石井克哉、安達静子
    • 学会等名
      本流体力学会数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      慶応大学日吉キャンパス(神奈川)
    • 年月日
      2010-12-20
  • [学会発表] スパンの長い正方キャビティ内の流れ2010

    • 著者名/発表者名
      石井克哉、安達静子
    • 学会等名
      日本流体力学会年会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2010-09-11
  • [学会発表] Streamlines of Vortical Flows in 3D Lid-driven Cavities2010

    • 著者名/発表者名
      K. Ishii、S. Adachi
    • 学会等名
      ECCOMAS CFD 2010
    • 発表場所
      国立土木工学研究所会議場(リスボン、ポルトガル)
    • 年月日
      2010-06-18
  • [学会発表] 3次元キャビティ流れの流線の振舞2010

    • 著者名/発表者名
      安達静子、石井克哉
    • 学会等名
      日本物理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山)
    • 年月日
      2010-03-21
  • [学会発表] 3次元キャビティ流れ中の流線の数値計算2009

    • 著者名/発表者名
      石井克哉、刑部暁広、安達静子
    • 学会等名
      第23回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台市民会館(仙台)
    • 年月日
      2009-12-18
  • [備考]

    • URL

      http://www.hpc.itc.nagoya-u.ac.jp/

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公開日: 2013-07-31  

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