Fundamental research on DES for practical calculation of wall-bounded turbulence at high Reynolds number

高雷诺数壁面湍流实用计算的 DES 基础研究

基本信息

  • 批准号:
    16560135
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Hybrid method combining the Reynolds-averaged Navier-Stokes equation (RANS) and the large eddy simulation (LES) is a useful approach to numerical simulation of wall-bounded turbulence at high Reynolds number. A fundamental research was carried out on hybrid simulation including the detached eddy simulation (DES). The main results are as follows:1. Analysis and improvement of the mismatch of velocity profile in turbulent channel flowA numerical simulation of turbulent channel flow was carried out to reproduce the mismatch of the velocity profile at the RANS/LES interface. The mixing length model and k-ε model were used to simulate the turbulent flow. The reason for the mismatch was investigated by obtaining the statistics such as the turbulent kinetic energy and by examining the structure of velocity fluctuations. In order to incorporate nonlocal effect, a new filtering was introduced at the RANS/LES interface and two velocity components referred to from the RANS and LES regions were defined. It was shown that the mismatch can be removed by optimizing the filter width and its location.2. Theoretical analysis of the hybrid filter and its applicationThe formalism of the hybrid filter introduced by Germano was extended to theoretically investigate the additional filtering at the interface. It was shown that the additional filtering can be considered as a finite difference approximation to Germano's hybrid filter. This result gives the physical justification of the additional filtering. An expression for the filter width and its location was derived and applied to the turbulent channel flows at low and high Reynolds numbers. It was shown that the velocity mismatch is removed and good velocity profile is obtained. Moreover, the relation between the Germano's hybrid filter and the stochastic forcing was investigated to improve the hybrid simulation.
将雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)与大涡模拟(LES)相结合的混合方法是一种数值模拟高雷诺数下有壁湍流的有效方法。对分离涡模拟(DES)等混合模拟方法进行了基础性研究。主要研究结果如下:1.湍流槽道流速度剖面失配的分析与改进对湍流槽道流进行了数值模拟,再现了RANS/LES界面处速度剖面失配的情况。湍流模型采用混合长度模型和k-ε模型。通过获得湍流动能等统计数据和检查速度波动的结构,研究了不匹配的原因。为了考虑非局部效应,在RANS/LES界面处引入了一种新的滤波方法,并定义了两个分别来自RANS和LES区域的速度分量。结果表明,通过优化滤波器的宽度和位置可以消除失配.混合滤波器的理论分析及其应用将Germano提出的混合滤波器的形式化推广到理论上研究了界面处的附加滤波。结果表明,附加滤波可以被认为是有限差分近似Germano的混合滤波器。该结果给出了附加过滤的物理理由。导出了过滤器宽度及其位置的表达式,并将其应用于低雷诺数和高雷诺数下的湍流槽道流动。结果表明,该方法消除了速度失配,获得了良好的速度剖面。此外,Germano的混合滤波器和随机强迫之间的关系进行了研究,以改善混合模拟。

项目成果

期刊论文数量(51)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
太陽差動回転の周期的変動
太阳差分自转的周期性波动
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    高木洋平;堀内潔;土屋雅尚;半場藤弘;横井喜充;半場 藤弘;Fujihiro Hamba;横井喜充
  • 通讯作者:
    横井喜充
Periodic Change of Solar Differential Rotation
  • DOI:
    10.1086/426044
  • 发表时间:
    2004-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Itoh;K. Itoh;A. Yoshizawa;N. Yokoi
  • 通讯作者:
    S. Itoh;K. Itoh;A. Yoshizawa;N. Yokoi
Large eddy simulation of the turbulent pipe flow using dynamic subgrid-scale model
使用动态亚网格尺度模型对湍流管流进行大涡模拟
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    高木洋平;堀内潔;土屋雅尚;半場藤弘;横井喜充;半場 藤弘;Fujihiro Hamba;横井喜充;小山省司;半場藤弘;Fujihiro Hamba;Nobumitsu Yokoi;Shoji Koyama
  • 通讯作者:
    Shoji Koyama
Theoretical analysis of the turbulent electromotive force in MHD turbulence in rotating frames and five-equation model
旋转框架中MHD湍流湍电动势的理论分析及五方程模型
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Takagi;Y.;Horiuti;K.;Hisanori Sato
  • 通讯作者:
    Hisanori Sato
Nonlocal analysis of the Reynolds stress in turbulent shear flow
湍流剪切流中雷诺应力的非局部分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    高木洋平;堀内潔;土屋雅尚;半場藤弘;横井喜充;半場 藤弘;Fujihiro Hamba;横井喜充;小山省司;半場藤弘;Fujihiro Hamba
  • 通讯作者:
    Fujihiro Hamba
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  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 1.66万
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  • 批准号:
    EP/H010998/1
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 1.66万
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    5415265
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 1.66万
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  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 1.66万
  • 项目类别:
    Research Units
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