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

基本信息

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

项目摘要

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。

今年，这是该研究主题的第二年，我们从LES的内层湍流建模（壁模型）的角度分析了数据库，该数据库在研究的第一年中，具有冲击波和壁热的非平衡性脱皮湍流边界层现象。我们还在与为开发的平衡壁模型和非平衡壁模型构建的数据库中进行了分析，并考虑了边界层的非平衡效应，并揭示了可以考虑到非平衡效应来构建更强大的模型。此外，在带有壁热通量的湍流边界层现象中，将半本地缩放尺度考虑到局部密度和粘度系数的变化，也会引入壁模型中，即使在使用壁热通量的湍流边界层现象中，壁模型LES的预测准确性也会大大提高。此外，我们已经开始验证使用壁模型LES伴随着壁热通量和湍流边界层干扰的冲击波的低频自激振动现象的可重复性。此外，今年，我们还开始分析过度膨胀喷嘴中的跨性别强制振动刀片现象和现象的壁模型，这在现实世界中是一个应用挑战，在现实世界中的挑战和高范围的数量流量条件，涉及非平衡性剥离剥离式边界层和壁式冲击热量的非平衡性剥离量和壁热的效果。此外，我们继续研究数据驱动的方法，包括阐明透射巴菲特现象的冲击波自激发振动维持机制，以及如何从大规模非线性复杂流体数据中提取必要的流体行为，从而导致理解物理机制和建筑物模型。