2001 Fiscal Year Annual Research Report

混相複雑乱流DNSのための非線形コンパクトスキームの適用に関する研究

Research Project

Project/Area Number	13650169
Research Institution	The University of Electro-Communications
Principal Investigator	前川博電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (90145459)
Keywords	DNS / コンパクトスキーム / WENO / 物理量不連続性 / 補間法 / 解像度 / 複雑乱流 / 極超音速
Research Abstract	コンパクトスキームは少ないステンシルで高い解像度を持つ事によって、乱流計算などの場の情報が豊富な流体計算に用いられる。一方、高次TVD・ENOスキームは物理量のジャンプがある条件に用いる事ができる。本研究では、高解像度の特徴を生かし、物理量の大きな不連続性があっても使用できる非線型コンパクトスキームを開発した。基本的な考え方は、コンパクト補間の線形結合によって少ないステンシルのままで高次精度を達成する事ができることである。このアイデアを凸結合補間または重み付きENOスキーム(WENO)とも呼ぶ。この手法に最近いくつかの提案があった:Journal of Computational Physics(2000-2001)。WENOの手法に3次精度陽解法補間を組み合わせて5次精度補間にする方法が提案された(Deng&Zhang)。本研究では、この補間に7次コンパクトや9次コンパクトスキームを用いる事によって陽解法スキームを用いた彼らの方法と比較して、解像度の格段の向上が見られた。本スキームを使って、まず極超音速(M=10)先頭衝撃波を通過する音波に対する境界層の受容性に関するシミュレーションを行った。このシミュレーションは大きな密度変化を伴う先頭衝撃波の背後にどのように微小撹乱が受容されるかを調べることができ、計算手法の優劣が定量的にわかる。その結果、先頭衝撃波と鈍頭形状の間に発生する衝撃波モードと呼ばれる圧力・密度・温度撹乱が高解像度で見出す事ができた。これらの撹乱は壁面温度条件によっても大きく変わる。さらに、導入した音波周波数にも影響されることがわかるなど、受容した微細な撹乱構造の変化もとらえる事ができた。

Research Products

(10 results)

All Other

All Publications (10 results)

[Publications] 山下建志, 前川博: "非線形コンパクトスキームの改良と圧縮性DNSへの応用"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. ISSN1344-4602. E03-4 (2000)
[Publications] H.Maekawa, K.Yamashita, X.Deng: "Convex Combined Compact Schemes for Turbulence Simulations with Discontinuities"Proc. of 16^<th> Numerical Simulation ofTurbulence Symposium. 42-47 (2001)
[Publications] K.Yamashia, H.Maekawa: "Direct Numerical Simulations of Hypersonic Boundary Layer Receptivity Using Compact Convex Combined Schemes"AIAA 10^<th> International Space Planes and Hypersonic Systems and Technology Confereiice. AIAA2001-1798. (2001)
[Publications] A.M.Yahyaoui, H.Maekawa: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows"Computational Fluid Dynamics Journal. Vol.11, No.1. (2002)
[Publications] A.M.Yahyaoui, H.Maekawa: "High Level Noise-Induced Bypass Transition in Compressible Plane Poiseeille Flow"JSME International Journal, Series B. Vol.45,No.2. (2002)
[Publications] 相澤寛朗, 前川博: "DNSによる水素/空気噴流火炎の燃焼音に関する研究"第39回燃焼シンポジウム講演論文集. 169-170 (2001)
[Publications] D.Watanabe, H.Maekawa: "Transition of Supersonic Plane Jet Due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes"Proc. of Turbulence and Shear Flow-Phenomena. Vol.1. 419-424 (2001)
[Publications] H.Maekawa. A.M.Yahyaoui: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows(招待講演)"Proc. of Japan-Russia International Workshop on Turbulence, Instability and Parallel Computing. 24-25 (2001)
[Publications] 青木崇志, 渡邊大輔, 前川博: "超音速混合層の安定性と渦構造に及ぼすマッハ数の影響"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)
[Publications] 奥村学, 前川博: "空間発展DNSによる水素、空気拡散火炎の火炎構造"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

混相複雑乱流DNSのための非線形コンパクトスキームの適用に関する研究

Principal Investigator

前川 博 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (90145459)

Research Products

[Publications] 山下 建志, 前川 博: "非線形コンパクトスキームの改良と圧縮性DNSへの応用"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. ISSN1344-4602. E03-4 (2000)

[Publications] H.Maekawa, K.Yamashita, X.Deng: "Convex Combined Compact Schemes for Turbulence Simulations with Discontinuities"Proc. of 16^<th> Numerical Simulation ofTurbulence Symposium. 42-47 (2001)

[Publications] K.Yamashia, H.Maekawa: "Direct Numerical Simulations of Hypersonic Boundary Layer Receptivity Using Compact Convex Combined Schemes"AIAA 10^<th> International Space Planes and Hypersonic Systems and Technology Confereiice. AIAA2001-1798. (2001)

[Publications] A.M.Yahyaoui, H.Maekawa: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows"Computational Fluid Dynamics Journal. Vol.11, No.1. (2002)

[Publications] A.M.Yahyaoui, H.Maekawa: "High Level Noise-Induced Bypass Transition in Compressible Plane Poiseeille Flow"JSME International Journal, Series B. Vol.45,No.2. (2002)

[Publications] 相澤 寛朗, 前川 博: "DNSによる水素/空気噴流火炎の燃焼音に関する研究"第39回燃焼シンポジウム講演論文集. 169-170 (2001)

[Publications] D.Watanabe, H.Maekawa: "Transition of Supersonic Plane Jet Due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes"Proc. of Turbulence and Shear Flow-Phenomena. Vol.1. 419-424 (2001)

[Publications] H.Maekawa. A.M.Yahyaoui: "Simulations of Bypass Transition for Spatially Evolving Disturbances in Compressible Wall-Bounded Flows(招待講演)"Proc. of Japan-Russia International Workshop on Turbulence, Instability and Parallel Computing. 24-25 (2001)

[Publications] 青木 崇志, 渡邊 大輔, 前川 博: "超音速混合層の安定性と渦構造に及ぼすマッハ数の影響"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)

[Publications] 奥村 学, 前川 博: "空間発展DNSによる水素、空気拡散火炎の火炎構造"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)

前川博電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (90145459)

[Publications] 山下建志, 前川博: "非線形コンパクトスキームの改良と圧縮性DNSへの応用"第14回数値流体力学シンポジウム講演論文集. ISSN1344-4602. E03-4 (2000)

[Publications] 相澤寛朗, 前川博: "DNSによる水素/空気噴流火炎の燃焼音に関する研究"第39回燃焼シンポジウム講演論文集. 169-170 (2001)

[Publications] 青木崇志, 渡邊大輔, 前川博: "超音速混合層の安定性と渦構造に及ぼすマッハ数の影響"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)

[Publications] 奥村学, 前川博: "空間発展DNSによる水素、空気拡散火炎の火炎構造"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. (2002)