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2010 年度 実績報告書

数値計算と実験による乱流の大スケール運動の統計則と空間構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22540402
研究機関同志社大学

研究代表者

高岡 正憲  同志社大学, 理工学部, 教授 (20236186)

研究分担者 毛利 英明  気象庁気象研究所, 物理気象研究部, 主任研究官 (10354490)
松本 剛  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (20346076)
キーワード流体 / 乱流
研究概要

角材で組んだ格子を製作し、気象研究所の大型風洞装置に設置して、一様等方乱流を生成した。熱線流速計の小型センサーを用いて流速の時間変動データを取得した。現在はデータ解析を行っており、解析結果に基づいて来年度の本実験の条件を確定する予定である。なお比較のために、非一様な境界層乱流についても同様の実験を行った。
風洞実験の時間変動データから、揺らぎの2乗(エネルギーに相当)を粗視化した量の統計を調べると、粗視化スケールが相関長付近で遷移がみられた。このメカニズムを解明するために、相関を持つ最もシンプルな系としてOrnstein-Uhlenbeck過程を数値計算および解析表現により調べた。粗視化スケールを大きくすると、実験同様に遷移が現れ、対数正規分布に近い分布を経て正規分布に漸近することを示した。1点および2点の粗視化量にたいする4次までのモーメントの厳密な解析表現を求めることができた。これにより、実験や数値計算では区別できなかった統計性の違いが明らかになった。
大スケール乱流のシミュレーションを可能にするLarge Eddy Simulationのコードを複数のモデルに対して作成し、一様等方乱流に対するパラメータチェックを行った。現在、大型計算機サーバSR16000用の最適化を行っており、来年度に本格的なシミュレーションをする予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Two-point velocity average of turbulence : Statistics and their implications2010

    • 著者名/発表者名
      Hideaki MOURI, Akihiro HORI
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 22 ページ: 115110(1-7)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ornstein-Uhlenbeck過程での大スケール揺らぎの統計則について2010

    • 著者名/発表者名
      松本剛, 高岡正憲
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録

      巻: 1721 ページ: 19-27

  • [学会発表] 乱流速度場における大スケール変動の統計熱力学形式による記述2011

    • 著者名/発表者名
      毛利英明
    • 学会等名
      研究会「乱流研究 次の10年:乱流の動的構造の理解へ向けて」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都府)
    • 年月日
      2011-01-14
  • [学会発表] Ornstein-Uhlenbeck過程での大スケール揺らぎの統計則についてII2011

    • 著者名/発表者名
      高岡正憲
    • 学会等名
      研究会「乱流研究 次の10年:乱流の動的構造の理解へ向けて」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都府)
    • 年月日
      2011-01-12
  • [学会発表] 乱流速度場における大スケール変動の統計則2010

    • 著者名/発表者名
      毛利英明
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府)
    • 年月日
      2010-09-25

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公開日: 2012-07-19  

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