ヘリカル分解を用いた減衰乱流中の渦層-渦管遷移の研究

阻尼湍流中涡层-涡管转变的螺旋分解研究

• 批准号: 08740344
• 负责人: 岸場 清悟
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740344/
• 关键词: ヘリカル分解; 等分乱流; 渦管; コヒーレント構造

等方減衰乱流中の渦層-渦管遷移の素過程の様子を明らかにするために,疑似的な渦層として初期条件に剪断流を採り入れて3次元ナヴィエ=ストークス方程式の数値シミュレーションを実行し,これによって得られた渦度場のヘリカル分解による可視化を試みた。このようにモデル化された渦層-渦管遷移についても,等方乱流における従来のシミュレーションと同様のヘリカル分解領域の移動と入れ替わりを観測した。これにより渦層-渦管遷移におけるコヒーレント構造の引き延ばしと巻きあがりとの関係を,ヘリカル分解領域の空間分布の時間変化と関連づけることができた。さらに圧力勾配テンソルの固有値の最小値に対応する固有ベクトルを圧力極小点からトレースすることにより渦管の軸を同定することを試みた。これをヘリカル分解領域の時間変化の様子と重ねて可視化することにより渦管の形成過程をその軸の発生・成長の過程として記述した。なお,以上により得られたシミュレーションデータを用いてヘリカル分解領域の可視化アニメーションを作成し,それにより遷移過程について新たな知見を得ることも本研究において予定していたが,これは達成できなかった。さらに研究作業の継続が必要である。

为了阐明各向同性阻尼湍流中涡流 - 维特的管转变的基本过程，我们通过在初始条件下采用伪涡流层作为伪涡流层，对3D Navier-Stokes方程进行了数值模拟，在初始条件下，并通过螺旋旋转的可视化螺旋涡流进行可视化。观察到以这种方式建模的涡旋层涡流管转变是在各向同性湍流中类似于常规模拟的螺旋分解区域的移动和变化。这允许在涡旋 - 涡流管转变中相干结构的拉伸与绕组之间的关系，以与螺旋分解区域的空间分布的时间变化相关。此外，我们试图通过追踪对应于压力最小值的压力梯度张量的最小值来识别涡流管的轴。通过将其与螺旋分解区域的时间变化相叠加来可以看到这一点，并且涡流管的形成过程被描述为其轴的产生和生长的过程。此外，在这项研究中还计划了，使用从上述获得的仿真数据创建了螺旋分解区域的可视化动画，并且获得了有关过渡过程的新知识，但这是无法实现的。此外，需要继续研究工作。