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2014 年度 実績報告書

壁面近傍の渦構造特性を反映させた非定常複雑乱流解析用高性能乱流モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 24560197
研究機関九州大学

研究代表者

安倍 賢一  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20315104)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード数値流体力学 / 乱流モデリング / ラージ・エディ・シミュレーション / LES/RANSハイブリッドモデル / 非等方SGSモデル
研究実績の概要

本研究課題の一連の研究を通して,主に以下のような研究成果が得られた.
1.従来のLESで用いられているSGSモデルの評価により,高精度化には壁面近傍の乱流構造の反映が不可欠であることが明らかとなった.そこで,スケール相似則モデルの特徴を反映させることにより,従来の等方SGSモデルと比べて粗い格子でも高い予測精度を維持できる新しい非等方SGSモデルを開発した.
2.LES/RANSハイブリッドモデルのLES領域に新たに開発した非等方SGSモデルを適用することにより,LES領域を従来よりも壁面近傍に広げることができるようになった.このモデルを翼周り流れや簡易車体形状物体周り流れに適用し,従来モデルよりも格子依存性が低い計算結果を得ることが可能となった.
3.新たに開発した非等方SGSモデルが粗い格子でも従来モデルより予測精度が向上する理由を明確にするために,まずチャネル乱流のシミュレーションによって得られた壁面近傍の乱流構造について,非等方項を付けた場合と付けない場合の計算結果を比較した.その結果,非等方SGSモデルの非等方項は壁面近傍の乱流構造の活動を強める能力があり、その効果により壁水平方向格子解像度が粗い場合でも予測精度を大幅に向上させたことが明らかとなった.
4.非等方SGSモデルが実際のSGS応力(真の値)をどのように再現するのかについて検討した.チャネル流れのDNSデータを用いて,代表的なSGSモデルのアプリオリテストの結果と本モデルの結果を比較した.一般的な線形モデルでは全体的にSGS垂直応力を正確に再現できなかったのに対して,スケール相似則モデルの効果を取り入れた非等方SGSモデルでは垂直成分まで含めてSGS応力をより適切に再現でき,SGS応力の非等方項はSGS応力をより適切に予測する能力を持つことが明らかとなった.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] An Advanced Switching Parameter for a Hybrid LES/RANS Model Considering the Characteristics of Near-Wall Turbulent Length Scales2014

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi ABE
    • 雑誌名

      Theoretical and Computational Fluid Dynamics

      巻: 28 ページ: 499-519

    • DOI

      10.1007/s00162-014-0328-3

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Application of a Hybrid LES/RANS Model Using an Anisotropiy-Resolving SGS Model to Turbulence around an Airfoil2015

    • 著者名/発表者名
      Osamu Uruma, Hisashi Kisara and Ken-ichi Abe
    • 学会等名
      ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2015
    • 発表場所
      Seoul
    • 年月日
      2015-07-26 – 2015-07-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Performance of an Anisotropy-Resolving Subgrid-Scale Model for Adverse Pressure-Gradient Boundary-Layer Flow2015

    • 著者名/発表者名
      Masataka Takahashi, Hisashi Kisara and Ken-ichi Abe
    • 学会等名
      The Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow - 2015
    • 発表場所
      Busan
    • 年月日
      2015-06-21 – 2015-06-24
  • [学会発表] Progress of an Anisotropy-Resolving Subgrid-Scale Model for Predicting Near-Wall Turbulence under Coarse Grid-Resolution Conditions2015

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Abe
    • 学会等名
      The Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow - 2015
    • 発表場所
      Busan
    • 年月日
      2015-06-21 – 2015-06-24
    • 招待講演
  • [学会発表] On the Effect of an Anisotropy-Resolving Subgrid-Scale Model on Turbulent Vortex Motions2014

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi ABE and Tadashi OHTSUKA
    • 学会等名
      10th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements
    • 発表場所
      Marbella
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19

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公開日: 2016-06-03  

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