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

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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。