淀み流中の乱流と素過程の研究(ヘリシティと引き伸ばし効果を中心として)

大きいスケールの流れ(線形流)の一つの代表例である,淀み流を伴う乱流の数値シミュレーションを行なった.前年度の比較的小さい規模の計算におけるパラメータチェックを基に,より規模の大きい計算を行ない,統計的な性質などを調べた。線形流を大きい渦から小さい渦への作用のモデルとして考え,その時間依存性も許すように本計算スキームを拡張した。ただし,先のシミュレーションと解析に予想以上に費用及び時間がかかり,こちらについてはまだプログラムのチェックが終わったところである.一様乱流やせん断乱流において報告されているような微細渦管構造が存在し,基礎方程式から予想されることだが,引き伸ばしが正の方向にその軸が向く傾向にあることを確認した。一様乱流で知られていることとは異なり,この渦管構造により速度場の分布はGaussからくずれ,パッシブスカラーのそれと同様に'裾'を持っている。Burgersの渦解による簡単なモデルで,この辺りの幾つかの側面については明らかに出来たが,まだ十分なものとはなっていない.非等方乱流の代表的理論であるRapid-Distortion-Approximationとの比較を行なってみると,小さい渦の特徴的時間より淀み流の特徴的時間が長くなると,この近似が悪くなることも分かってきた.さらに、淀み流を強く(特徴的時間を短く)すると,主流から揺らぎ(乱流)場の方にエネルギーが与えられ,小さな渦の特徴的時間も短くなることも分かった.このため,大きい渦の特徴的時間≫線形流の特徴的時間≫小さい渦の特徴的時間,となっている乱流場に対する理論ないしモデルが必要である.今後は,上記の未解明機構の物理的説明を試みると共に,時間に依存する一般の線形流中の乱流のシミュレーションも行ない,必要なデータベースと乱流モデルの構築を行なう予定である。

大きいスケールの流れ(線形流)の一つの代表例である,淀み流を伴う乱流の数値シミュレーションを行なった.前年度の比較的小さい規模の計算におけるパラメータチェックを基に,より規模の大きい計算を行ない,統計的な性質などを調べた。線形流を大きい渦から小さい渦への作用のモデルとして考え,その時間依存性も許すように本計算スキームを拡張した。ただし,先のシミュレーションと解析に予想以上に費用及び時間がかかり,こちらについてはまだプログラムのチェックが終わったところである.一様乱流やせん断乱流において報告されているような微細渦管構造が存在し,基礎方程式から予想されることだが,引き伸ばしが正の方向にその軸が向く傾向にあることを確認した。一様乱流で知られていることとは異なり,この渦管構造により速度場の分布はGaussからくずれ,パッシブスカラーのそれと同様に'裾'を持っている。Burgersの渦解による簡単なモデルで,この辺りの幾つかの側面については明らかに出来たが,まだ十分なものとはなっていない.非等方乱流の代表的理論であるRapid-Distortion-Approximationとの比較を行なってみると,小さい渦の特徴的時間より淀み流の特徴的時間が長くなると,この近似が悪くなることも分かってきた.さらに、淀み流を強く(特徴的時間を短く)すると,主流から揺らぎ(乱流)場の方にエネルギーが与えられ,小さな渦の特徴的時間も短くなることも分かった.このため,大きい渦の特徴的時間≫線形流の特徴的時間≫小さい渦の特徴的時間,となっている乱流場に対する理論ないしモデルが必要である.今後は,上記の未解明機構の物理的説明を試みると共に,時間に依存する一般の線形流中の乱流のシミュレーションも行ない,必要なデータベースと乱流モデルの構築を行なう予定である。