外力効果を考慮したSGSモデルを用いた回転・成層乱流境界層の輸送機構の解明

利用考虑外力影响的SGS模型阐明旋转和分层湍流边界层的输运机制

• 批准号: 12750132
• 负责人: 坪倉 誠
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750132/
• 关键词: LES; SGSモデル; 成層乱流; 乱流境界層; コリオリカ

本研究の最終目的は外力が働く乱流境界層における、乱流輸送機構の理解をLESを用いて行う事である。この目標を受けて本年度は、昨年度開発したSGS乱流応力モデルの手法(JSME Int. J.掲載)を踏襲して、成層乱流場において重要な役割を演ずると予想されるSGS熱流束モデルの開発を行い、これら新たに開発されたSGSモデルを用いて、高レイノルズ数の成層乱流境界層のLES解析を行った。まず、SGS熱流束のモデルとして一般に用いられる、ダイナミツクスマゴリンスキー型渦拡散モデルに変わる等方型渦拡散モデルの提案を行った。さらにこの等方型渦拡散モデルに対して、SGS熱流束における速度勾配の効果を考慮した非等方型渦拡散モデルの提案を行い、その有用性をパッシブなスカラー輸送を伴うチャネル乱流において確認した(日本流体力学会発表、日本機械学会論文集掲載)。次に浮力が支配的に働く乱流場として、強制熱対流場(ベナール対流)に提案したモデルを適用し、外力が働く乱流場での有用性を示した(2^<nd>TSFP国際会議発表)。これら新たに開発したSGS乱流応力、熱流束モデルを用いて高レイノルズ数の壁専断乱流のLES解析を行った。解析対象は片面開放チャネル乱流とし、レイノルズ数をチャネル幅と壁面摩擦速度で定義して10,000、バルクリチャードソン数を0(中立)、100(安定)とした。得られた結果は平均速度について経験則と良好な一致を示した。特徴的な渦構造として、中立場において、平均速度に対して対数速を示す領域で、壁面極近傍の低速ストリーク構造と類似の低速領域が観察された。またその大きさは壁近傍のストリーク構造の数百倍に達する事が判った。この大規模構造は成層性による影響を受け、安定条件においてはその空間スケールが小さくなる事を明らかにし、高レイノルズ数乱流境界層の輸送機構を考える上で重要な役割を担う事を示した(数値流体力学会発表)。この大規模構造の発生機構の詳細については今後の課題としたい。

The most important external force in this study is to understand the use of LES devices in the field of turbulence and turbulence transport. This year and last year, we started to use SGS turbulence monitoring techniques (JSME Int. j. It is expected that you would like to use SGS streaming streams to open a new operating system, such as the SGS operating system, and the high-level operating system, which will be used to analyze the LES of the turbulent state. In general, the square models such as stream stream, SGS stream, stream stream, stream The speed of the SGS stream is different from that of the flow beam. The results show that the proposal line and the usefulness of the proposal are not available. They are sent to partners for confirmation (the Japan Society of fluid Force Table, the Japan Mechanical Society discussion papers). The secondary buoyancy controls the turbulence field, the forced flow field, the proposal, the external force, the usefulness of the turbulence field (2 ^ & lt;nd>TSFP). In the new system, the SGS turbulence force and the current beam are required to cut off the turbulence in the wall, and the LES analysis line is used. Analyze the definition of the friction velocity on the wall of one side, 10000 (neutral) and 100 (stable), respectively. The results show that the average speed is good and the average speed is good. The special equipment, the neutral field, the average speed, the numerical speed, and the wall are similar to those in the low-speed field. A lot of money was built near the wall, and it was hundreds of times as much as it was. Large-scale models are used to determine whether they are acceptable, stable, safe, safe Large-scale models have been set up and health institutions have been asked to make plans for future problems.

项目成果

坪倉 誠: "差分法ダイナミックモデルのためのSGSカラー流束のモデル化と評価"日本流体力学会年会2001講演論文集. 433-434 (2001)

Makoto Tsubokura：“有限差分动态模型的 SGS 色通量的建模和评估”日本流体力学学会 2001 年年会记录。 433-434 (2001)

坪倉誠: "差分法ダイナミックSGSモデルに適した等方渦粘性型SGSモデルの構築とその平板チャネル乱流における評価"日本機械学会論文集(B編). 66・648. 1975-1983 (2000)

Makoto Tsubokura：“适用于有限差分动态 SGS 模型的各向同性涡流粘性 SGS 模型的构建及其在平板通道湍流中的评估”日本机械工程师学会会刊（编辑 B）1975-1983 年。 (2000)

駒澤早絵: "温度成層チャネル乱流に対するSGSモデルの適応性"日本流体力学会年会2000講演論文集. 591-592 (2000)

Hayae Komazawa：“SGS 模型对热分层通道湍流的适用性”日本流体力学学会年会 2000 年会议记录。591-592 (2000)

M.Tsubokura: "Proper representation of the subgrid-Scale eddy viscosity for the dynamic procedure in large eddy simulation using finite difference method"Physics of Fluids. 13・2. 500-504 (2001)

M.Tsubokura：“使用有限差分法对大涡模拟中的动态过程进行亚网格尺度涡粘性的正确表示”，《流体物理学》13・2（2001）。

坪倉 誠: "差分法ダイナミックモデルに適したSGS乱流モデルの構築(第2報:SGSスカラー流束のモデル化)"日本機械学会論文集B編. 67・664. 3076-3084 (2001)

Makoto Tsubokura：“适用于有限差分动态模型的 SGS 湍流模型的构建（第二次报告：SGS 标量通量的建模）”日本机械工程师学会会刊，B 版 67・664（2001 年）。