Physical law and modeling of compressible separated flows using high-fidelity spatio-temporal large-scale data

使用高保真时空大规模数据的可压缩分离流的物理定律和建模

• 批准号: 21H01523
• 负责人: 河合 宗司
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01523/
• 关键词: 圧縮性熱流体; 乱流境界層; 高レイノルズ数流れ; データ駆動科学; LES; 圧縮性流体

本研究課題2年目となる本年度は、研究初年度に構築した衝撃波および壁面熱流束を伴う非平衡剥離乱流境界層現象のデータベースに対し、LESにおける内層乱流モデリング（壁面モデル）の観点からのデータベースの解析を実施した。また開発した平衡壁面モデルおよび境界層の非平衡効果を考慮した非平衡壁面モデルに対して構築したデータベースと同条件での解析を実施し、非平衡効果を考慮することでよりロバストなモデルの構築が可能であることを明らかにした。また壁面熱流束を伴う乱流境界層現象では、ローカルな密度や粘性係数の変化を考慮するセミローカルスケーリングを壁面モデルに導入することで、壁面熱流束を伴う乱流境界層現象においても壁面モデルLESの予測精度が大幅に向上することを明らかにした。さらには壁面熱流束を伴う衝撃波と乱流境界層干渉の低周波自励振動現象の壁面モデルLESによる再現性についての検証を開始した。加えて本年度は、衝撃波および壁面熱流束を伴う非平衡剥離乱流境界層現象を伴う実環境・高レイルズ数流れ条件における応用的課題である、遷音速強制振動翼現象および過膨張ノズル内現象の壁面モデルLES解析にも着手した。また並行して、引き続きResolvent解析による遷音速バフェット現象の衝撃波自励振動維持機構の解明を含め、大規模非線形複雑流体データからどう本質的な流体挙動を抽出し、その物理機構の理解や物理モデル構築につなげていくかというデータ駆動型アプローチについても研究を進めた。

The analysis of shock wave and wall heat flux accompanied by non-equilibrium separation turbulence boundary layer phenomenon in the second year of this research project was carried out in the first year of this year. To consider the non-equilibrium effect of the balanced wall and the boundary layer, to analyze the construction of the balanced wall and the boundary layer under the same conditions, and to consider the non-equilibrium effect. The wall heat flux is accompanied by turbulent boundary layer phenomenon, and the density and viscosity coefficient are changed. The wall heat flux is accompanied by turbulent boundary layer phenomenon. The prediction accuracy of wall heat flux is greatly improved. The wall heat flux, shock wave, turbulence, and low frequency self-excited vibration phenomena begin to be demonstrated. In addition, this year, shock waves and wall heat flux accompanied by non-equilibrium separation of turbulent boundary layer phenomenon accompanied by environmental and high speed flow conditions are used to solve problems such as vibration wing phenomenon caused by sonic stress and wall heat flux phenomenon caused by excessive expansion. The analysis of shock wave self-excited vibration maintaining mechanism, including large scale nonlinear complex fluid dynamics, and the understanding of physical mechanism, as well as the study of physical structure, are also carried out.

项目成果

移動変形格子における運動エネルギー・エントロピー保存（KEEP）スキームの提案

移动变形晶格中动能和熵守恒（KEEP）方案的提出

• 发表时间: 2022
• 作者: 指田裕理;久谷雄一;河合宗司
• 通讯作者: 河合宗司

陽的人工粘性による衝撃波厚み制御のための理論的検討

利用显式人工粘性控制冲击波厚度的理论研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 井田 良輔;玉置 義治;河合 宗司
• 通讯作者: 河合 宗司

運動エネルギー・エントロピー時間空間完全保存形スキームの提案

提出时空动能和熵完全守恒的方案

• 发表时间: 2021
• 作者: 丸山佳那子;淺田啓幸;河合宗司
• 通讯作者: 河合宗司

Wall-heated/cooled effects on low-frequency pressure fluctuations in shock-wave and turbulent boundary layer interactions

冲击波和湍流边界层相互作用中低频压力脉动的壁加热/冷却效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 秋山 茉莉子;章 如誠;小泉 宏之;小紫 公也;仙田満;印牧岳彦・水野僚子・須崎文代・田中和幸・泉水英計・姜明采・内田青蔵;Ryo Hirai and Soshi Kawai
• 通讯作者: Ryo Hirai and Soshi Kawai

高レイノルズ数・遷音速強制振動翼の壁面モデルLES解析

高雷诺数/跨音速强制振动叶片壁模型LES分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 青山拓海;河合宗司
• 通讯作者: 河合宗司