Research Abstract |
風洞実験については,まず実験計測の第一段階として,計測法の検証・精度向上を目的として境界層外に乱れのない通常の乱流境界層を風洞内の平板上に再現し,熱線流速計を用いて計測を行い,これまでの実験計測・数値解析結果との比較を平均速度および変動速度について行った.その結果,粘性低層から外層にかけての全領域で極めて良好に一致し,本計測の精度を確かめた.その後,流入部に乱流格子を設置し,境界層外に等方性に近い格子乱流場を再現した. 数値計算については,まず精度次数が高くかつ離散式の整合性と速度自乗量の保存性を保持する離散式を用いることで,分割数が少なくてもスペクトル法に匹敵する精度で求解可能な計算コードを構築した.さらに,ポアソン方程式の求解直接法を用いて行うことで高精度・高効率を実現した.その後,計算手法の適切性の評価,壁面乱流計算の改良を目的として,平行平板間乱流を用いてスペクトル法による計算結果との比較を行った.その結果,高次乱流統計量,各収支,空間スペクトルについて,スペクトル法による計算結果と極めて良好に一致することを確認した.また,温度場に関する検証を目的として平行平板間乱流による乱流熱輸送に関する計算を行い,温度変動強度,温度変動強度の散逸率,および鉛直・主流方向乱流熱流束についての収支を算出した.その結果,スペクトル法による計算結果と極めて良好に一致し,本共同研究で開発した計算コードはスペクトル法とほぼ同等の精度で温度場に関する各種乱流統計量および収支を評価可能であることが示された.
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