直接数値シミュレーションデータのウェーブレット解析

直接数值模拟数据的小波分析

• 批准号: 06650195
• 负责人: 堀内 潔
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650195/
• 关键词: ウェーブレット解析; 局所相似性; 直接数値シミュレーション; ラージ・エディ・シミュレーション; 渦粘性モデル; スケール相似則; エネルギー伝達

第一段階として、遷移期および発達した乱流状態にあるチャネル流・混合層流の直接数値シミュレーション(DNS)データ・ベースを生成した。計算にはフーリエ級数展開によるスペクトル法を、チェビシェフ多項式展開または高次精度差分法と併用した.次に、正規直交型LMB(Lemarie,Meyer and Battle)ウェーブレット基底関数によるウェーブレット変換コードを作成し、高速フーリエ変換を併用して畳み込み積分計算の高速化を図った.第二段階では、DNSデータにウェーブレット変換を施すことにより、乱流中に局所・間欠的に存在する様々なスケールの構造の空間局所的な分離を、ウェーブレット展開係数中の各オーダーの係数の抽出・除去により行い、乱流エネルギー生成機構との相関の高い構造の解明を行った.ここでは、各方向に128の格子点を用いたDNSデータの一様な二方向に変換を施し、最小のスケール(m=1)から最大のスケール(m=7)までの分離を行った.その結果、いずれの流れ場においても、大きなスケール(m=4^〜5)のエネルギー生成に関与する秩序的な構造が、小さなスケール(m=1,2)まで自己相似的に存在することがわかった。乱流の数値解析手法の一つであるラージ・エディ・シミュレーション(LES)法では、全スケールを格子間隔以上(Grid scale,GS)とそれ以下(Sub-grid scale,SGS)に分け、粗視化した変動のモデルとしては、GSとSGS間の明確なスケールの分離を仮定した渦粘性係数モデルと、最小のGSと最大のSGSの相似性に基づいたスケール相似則モデルが用いられている.本ウェーブレット解析の結果は、LESでは渦粘性モデルの精度は低い事、また、スケール相似則モデルの精度は高く、格子間隔近傍の相似性をSGSのかなり小スケールまで拡張できる事を示した.さらに、エネルギー伝達関数のウェーブレット解析を行い、平均としてはエネルギーはGSからSGSに伝達されるものの、SGSからGSへの逆カスケードも無視できない大きさをもっている事を示した.

The first stage is the transition period and the turbulent state. The direct numerical value of the mixed laminar flow is generated. The calculation of the series expansion method is based on the high-order difference method. The second, regular orthogonal LMB(Lemarie,Meyer and Battle) is designed to increase the speed of integral calculation. In the second stage, the coefficients of the spatial distribution of the structure are extracted and removed from the coefficients of the turbulence generation mechanism. The grid points of 128 in each direction are used in the middle of DNS. The grid points of 128 in each direction are used in the middle of DNS. The grid points of 128 in DNS. As a result, the flow field in the middle, the large number of flow fields (m=4^~ 5) and the structure of flow fields (m= 1, 2) are similar to those in the middle. Turbulent flow numerical analysis methods include the following (Sub-grid scale, SGS) methods: first, coarse visualization; second, coarse visualization; third, coarse visualization; third, coarse visualization; fourth, coarse visualization; fourth, coarse visualization; fourth; fourth, coarse visualization; fourth; fourth The results of this analysis are: LES, LES In addition, the number of products and services related to the production of raw materials is analyzed, and the average price is calculated. The average price of raw materials and services related to the production of raw materials and services related to the production of raw materials and services related to the production of raw materials is calculated.

项目成果

堀内潔,萩田貴幸: "LESにおけるSGSエネルギーの逆カスケードについて" 第8回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 253-256 (1994)

Kiyoshi Horiuchi、Takayuki Hagita：“关于 LES 中 SGS 能量的逆级联”第八届计算流体动力学研讨会论文集 253-256（1994 年）。

Kiyoshi HORIUTI: "Assessment of the Generalized Normal Stress and the Bardina Reynolds Stress Models in Large Eddy Simulation." Direct and Large-Eddy Simulation,Ed.by P.R.Voke,Kluewer Academic Pub.85-96 (1994)

Kiyoshi HORIUTI：“大涡模拟中广义正应力和 Bardina Reynolds 应力模型的评估。”

堀内潔、高桑章浩: "スケール相似則SGSモデルによるLES" 第26回乱流シンポジウム講演論文集. 350-353 (1994)

Kiyoshi Horiuchi、Akihiro Takakuwa：“使用尺度相似律 SGS 模型的 LES”第 26 届湍流研讨会论文集 350-353（1994 年）。

Kiyoshi HORIUTI: "Scale Similarity Subgrid-Scale Models in Large Eddy Simulation" Proceedings of 94' Workshop on Mathematical Modeling of Turbulent Flows,Tokyo.9-1-9-20 (1994)

Kiyoshi HORIUTI：“大涡模拟中的尺度相似性次网格尺度模型”94 湍流数学建模研讨会论文集，东京。9-1-9-20 (1994)