2003 Fiscal Year Annual Research Report

VISCOELASTICITYを考慮したSUBGRID-SCALEモデルの研究

Research Project

Project/Area Number	14550141
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	堀内潔東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10173626)
Keywords	Large-eddy simulation / Subgrid-scaleモデル / 渦層-渦管変換 / 非線形モデル / 粘弾性流体 / Oldroyd構成方程式 / 乱流生成削減 / N.S.-αmodel
Research Abstract	本年度においては、第一段階として、外力の付加により定常状態にある非圧縮性一様等方性乱流のDNSデータの生成を行い、昨年度作成した減衰乱流のデータとの比較を行った.格子点数は512x512x512とし、計算には大阪大学サイバー・メディア・センター設置のSX-5を利用し、研究経費その他中の計算機使用料は、この使用料に充てられた.第二段階として、この両DNSデータを用いて、渦層から渦管への変換過程を解析し、渦管が2葉の渦層の相互作用により形成され、2葉の渦層上の渦度ベクトルの配置によって3種類の過程が存在する事を示した.特に、両ベクトルが直交する場合、渦層上の伸張方向のひずみ速度に圧縮が発生し、伴って形成される渦管は渦層上の渦度ベクトルにたいし横断方向に軸を持つ事、又、この配置による変換過程の発生頻度の増加につれて顕著なエネルギーのカスケードが起きる事を示した.第三段階として、Oldroyd構成方程式を用いて変換過程の生成にたいする粘弾性効果を解析した.その結果、変換過程の発生と乱流の生成の抑止効果は、Oldroyd-A構成方程式がB構成方程式に比べて大きい事を示した.これは、B方程式では粘弾性エネルギーが主に渦管に沿って分布し、粘弾性応力による圧力が中心部で極大値をとる事により渦管の生成を抑止するのにたいし、A方程式では主に渦層に沿って分布し、渦管への変換を抑止するためである事を明らかにした.次に、両Oldroyd構成方程式の定常解を求め、LESで用いられている非線形モデルとの類似点と相違点を明らかにし、粘弾性効果を取り入れたSGSモデルを、A方程式に基づいて提案した.海外共同研究者のHolm研究員は、Navier-Stokes-αmodelと上記定常解の関係を明らかにし、N.S.-αmodelが上記定常解とは異なる非対称なテンソル・モデルを与える事を示した.

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Kiyosi Horiuti: "Roles of non-aligned eigenvectors for strain-rate and subgrid-scale stress tensors in turbulence generation"Journal of Fluid Mechanics. 491. 65-100 (2003)
[Publications] Kiyosi Horiuti: "Newtonian and viscoelastic processes for formation of the vortex tube along the vortex sheet"Bulletin of the American Phys.Soc.. 48・10. 118-119 (2003)
[Publications] Kiyosi Horiuti: "Analogy between subgrid-scale nonlinear model and constitutive equations for viscoelastic fluids"Proc.Of ERCOFTAC workshop "Direct and Large Eddy Simulation-V, ed.by Friedrich et al.. 43-44 (2003)
[Publications] K.Horiuti, S.Abe, T.Itami, T., Y.Takagi: "Effects of Viscoelasticity and Compressibility on Turbulence Structure Formation"Proc.of the 3rd Int.Symp.on Turbulence and Shear Flow Phenomena, ed.by Kasagi, N.et al.. 823-828 (2003)
[Publications] 堀内潔: "Large-Eddy Simulationの新しいダイナミック2変数混合型モデル"日本流体力学会誌「ながれ」. 22・3. 177-183 (2003)
[Publications] 堀内潔, 高木洋平: "SGS応用力とstrain rateテンソルの非平行固有ベクトルの乱流生成にたいする役割"九州大学応用力学研究所研究集会報告. 14ME・S1. 63-65 (2003)
[Publications] 堀内潔: "数値流体力学ハンドブック(分担、第4章6節、ラージ・エディ・シミュレーション(LES))"丸善株式会社. 723 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

VISCOELASTICITYを考慮したSUBGRID-SCALEモデルの研究

Principal Investigator

堀内 潔 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10173626)

Research Products

[Publications] Kiyosi Horiuti: "Roles of non-aligned eigenvectors for strain-rate and subgrid-scale stress tensors in turbulence generation"Journal of Fluid Mechanics. 491. 65-100 (2003)

[Publications] Kiyosi Horiuti: "Newtonian and viscoelastic processes for formation of the vortex tube along the vortex sheet"Bulletin of the American Phys.Soc.. 48・10. 118-119 (2003)

[Publications] Kiyosi Horiuti: "Analogy between subgrid-scale nonlinear model and constitutive equations for viscoelastic fluids"Proc.Of ERCOFTAC workshop "Direct and Large Eddy Simulation-V, ed.by Friedrich et al.. 43-44 (2003)

[Publications] K.Horiuti, S.Abe, T.Itami, T., Y.Takagi: "Effects of Viscoelasticity and Compressibility on Turbulence Structure Formation"Proc.of the 3rd Int.Symp.on Turbulence and Shear Flow Phenomena, ed.by Kasagi, N.et al.. 823-828 (2003)

[Publications] 堀内 潔: "Large-Eddy Simulationの新しいダイナミック2変数混合型モデル"日本流体力学会誌「ながれ」. 22・3. 177-183 (2003)

[Publications] 堀内潔, 高木洋平: "SGS応用力とstrain rateテンソルの非平行固有ベクトルの乱流生成にたいする役割"九州大学応用力学研究所研究集会報告. 14ME・S1. 63-65 (2003)

[Publications] 堀内 潔: "数値流体力学ハンドブック(分担、第4章6節、ラージ・エディ・シミュレーション(LES))"丸善株式会社. 723 (2003)

堀内潔東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10173626)

[Publications] 堀内潔: "Large-Eddy Simulationの新しいダイナミック2変数混合型モデル"日本流体力学会誌「ながれ」. 22・3. 177-183 (2003)

[Publications] 堀内潔: "数値流体力学ハンドブック(分担、第4章6節、ラージ・エディ・シミュレーション(LES))"丸善株式会社. 723 (2003)