乱流輸送現象のモデリンと数値解析法

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(1)循環流、旋回流、剪断混合、圧縮性等を伴なう複雑乱流現象のモデリングを統計理論の側面から見直すことによる乱流モデルの普遍化、(2)分散相の存在、電導性、相変化現象などと乱流との複合現象を記述することのできる適切なモデルの提案および(3)精度の高い実験結果との比較によるモデル検証を共通のテーマとして総合的に研究を進めた。各分担課題の主な成果は次のとおりである。課題1“乱流の統計理論とモデリング"においてはMKD4方程式モデルと3方程式圧縮性乱流モデルを開発し、前者により核融合プラズマの巨視的運動を明らかにし、後者によって従来のモデルでは扱い得なかった衝撃波と乱流の干渉機構をモデルに組み込むことに成功した。課題2“複雑乱流モデリングと数値解析"では、低レイノルズ数型非等方kーepsilonモデルとLESにおける流れ場依存型Subgrid乱流モデルを開発し、前者によって乱流諸量の壁面漸近挙動の正確な予測が、後者によって剥離乱流の高精度予測が可能であることを示した。課題3“複雑乱流における乱流輸送現象のモデリングと数値解析"においては乱流熱流束代数式モデルを開発し、これと代数応力乱流モデルとの組み合わせによって液体金属乱流の熱伝達率の予測に有効であること、旋回により生じる流線の曲がりの影響を組み込んだ応力FLUXモデルによって熱を伴なう旋回乱流の予測が可能になること、温度場2方程式モデルを開発しこれと低レイノルズ数型非等方k周epsilonモデルとの組み合わせによって任意壁温の伝熱面からの乱流輸送現象の高精度予測が可能であること、固液混相の乱流において固相の沈降によって液相に生じる乱流応力のモデルの提案によって開水路浮遊砂流の速度分布予測が可能となったことが示された。課題4“乱流燃焼のモデリングと数値予測"においては、乱流混合の特性時間と化学反応の特性時間の比に依存する燃焼反応モデルを構築し乱流予混合火炎の微細構造の予測に成功した。