LESによる乱流解析技術の確立

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本研究は4つの小グループで分担して研究を実施している。4つの小グループの本年度の主な成果は以下のとおりである。「壁乱流のLES」班では格子点数400万点の世界で最大の規模のLESを溝乱流に対して実行し、乱れの高次統計量を含む微細構造について極めて良好な結果を得た。すなわち壁近傍の組織構造など実験では得られない知見が得られ、さらにこのLESを回転流路にも拡張して時間平均方程式による乱流解析に必要な乱流モデルの検証を行い、乱れの大規模構造をモデルに反映されることが不可欠であることを明らかにした。「大規模複雑場のLES」班では壁面の影響を考慮したマクロな境界条件が必要であるが、3層モデルに基づく境界条件にさらに改良を加え、種々の計算条件のもとでこの改良の効果を検討した結果、従来の境界条件に比べて実験結果との対応が大きく向上し、複雑な流れ場に対するLESの適用についての最も因難な問題の一つの解決に近づいた。さらに、これらの結果を二方程式モデルによる計算の結果とも比較し、より簡便な実用計算のための二方程式モデルの改良の指針が得られた。「LESの数値解析技術」班では数値解析技術の改良のために実施した角柱を過ぎる流れにおける乱流遷移シミュレーションの中で、遷移過程の機構を説明する計算結果を得た。これらの結果は平行して行った実験の中でも確認された。同時に解像度を高めた計算が高精度で実行できることが証明され、計算技術の向上に成果があった。「拡散場のLES」班では空間的に発達する平面混合層のLESを二次元の場合について終了し、三次元の場合の解析のための技術が確立された。また、時間的に発達する平面混合層のLESも終了し、組織的構造が明らかにできた。