雲乱流統計理論の応用による混相流における乱流変調の解明

应用云湍流统计理论阐明多相流中的湍流调制

• 批准号: 20H02066
• 负责人: 齋藤 泉
• 金额: $ 5.16万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02066/
• 关键词: 混相流; 乱流変調; 乱流統計理論; 乱流・粒子間相互作用; 雲乱流; 大規模シミュレーション

本年度はまず、ラグランジュ描像に基づく高シュミット数スカラー乱流シミュレーションの問題に取り組んだ。前年度の小規模計算の結果を土台とし、格子点数1024および2048の3乗の大規模シミュレーションを実施し、テイラー長レイノルズ数で最大約550の乱流を実現した。統計的平衡状態におけるスカラー分散スペクトルを調べたところ、高波数側には-1、低波数側には-5/3の傾きを示し、二つの傾きの境目はコルモゴロフ長で規格化した波数でおよそ0.04であった。-1と-5/3の傾きは、それぞれ乱流理論で予測されるバチェラースペクトル、オブコフ・コアシンスペクトルと整合的である。また二つの傾きの波数領域から評価された無次元定数も、先行研究の結果と整合的であった。更に、スカラー分散の輸送フラックスや３次混合構造関数からも、乱流理論の予測との整合性を確かめることができた。次に、雲乱流環境内における過飽和度揺らぎのラグランジュ的自己相関時間に対する、雲粒の凝縮・蒸発による変調の影響を調査した。まず最も単純な状況として粒子が流体粒子として運動する場合を考え、格子点数128から512の3乗の比較的小規模な格子点数でパラメータスウィープ実験を行い、雲粒の凝縮・蒸発による過飽和度ゆらぎのラグランジュ的自己相関時間の変調について調査した。得られた変調の特徴は雲パラメタリゼーションのための統計モデルの予測と良く一致しており、統計モデルの妥当性を直接数値シミュレーションによって検証することができた。

This year, we will focus on the issue of environmental protection, environmental protection and environmental protection. The results of the previous year's small-scale calculations were 1024 to 2048 grid points, and the large-scale calculations were implemented. The most recent results were 550 turbulence. Statistical equilibrium state: high wavenumber side: -1; low wavenumber side: -5/3; low wavenumber side: -1; low 1.-5/3 The results of previous studies and the results of integration are discussed in detail. In addition, the dispersion of transport and the third order mixed structure are related to the prediction and integration of turbulence theory. To investigate the effects of supersaturation on cloud particle condensation and evaporation in a turbulent environment For the case of pure particles and fluid particles in motion, the number of lattice points is 128 to 512, and the number of lattice points is 3 to 3. For comparison, the number of lattice points in small scale is 3 to 3. For the implementation of cloud particles, the condensation and evaporation of cloud particles, the supersaturation of cloud particles, and the adjustment of their correlation time are investigated. The results show that the prediction of the statistical data is consistent with the accuracy of the statistical data.

项目成果

On the behavior of microbubbles in isotropic turbulence

各向同性湍流中微泡的行为

• 发表时间: 2022
• 作者: H. Hamazaki;T. Watanabe;I. Saito;T. Gotoh
• 通讯作者: T. Gotoh

Zonostrophy invariant and its relation to pattern formation in CHM turbulence

CHM 湍流中带状营养不变量及其与模式形成的关系

• 发表时间: 2021
• 作者: 冨岡 優貴;道林 克禎;纐纈 佑衣;相子珠希，金子暁子，長谷川浩司;辻徹郎;東健人，山下博士，横山直人，板野智昭，関眞佐子;Izumi Saito
• 通讯作者: Izumi Saito

Numerical simulation of cloud droplets and turbulence

云滴和湍流的数值模拟

• 发表时间: 2020
• 作者: T. Gotoh;I. Saito;T. Watanabe;T. Yasuda,
• 通讯作者: T. Yasuda,

雲粒粒径分布の雲乱流統計理論と雲乱流チャンバー実験との直接比較

云粒径分布的云湍流统计理论与云湍流室实验的直接比较

• 发表时间: 2020
• 作者: 齋藤泉;後藤俊幸;渡邊威
• 通讯作者: 渡邊威

雲乱流における過飽和度と雲水混合比のスペクトル

云湍流中的过饱和度谱和云水混合比

• 发表时间: 2021
• 作者: 後藤俊幸;齋藤泉;渡邊威
• 通讯作者: 渡邊威