非等方性乱流場における熱・質量輸送問題の解法の開発

开发各向异性湍流场中热量和质量传递问题的解决方案

• 批准号: 08751076
• 负责人: 田原 裕介
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka Prefecture 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-08751076/
• 关键词: 代数応力モデル; 非等方性乱流場; 高次乱流モデル; 熱・質量輸送問題; 2レイヤーk-εモデル; タンカー船型; 斜航回転楕円体; wing-body junction

本研究の目的は、従来多く用いられてきた等方性乱流モデルを改良するとともに、非等方性乱流場における熱・質量輸送問題の解決を開発することである。本年度はその第一段階として、既存の等方性乱流モデルを搭載する計算コードを拡張し、船尾縦渦の予測精度が重要となる肥大船周りの非等方性乱流場を計算する手法を構築した。対象とした船型は船尾バルブを有しない2種のタンカー船型である。既存のゼロ方程式等方性乱流モデルを拡張し、非等方性影響を考慮したゼロ方程式乱流モデルの検討を行った。計算値を詳細に評価した結果、平均流速場に関しては実験値が示す定性的傾向を良く捉えることが分かった。乱流場の情報に関しては、オーダー的には満足できる結果が得られたものの、実験値が示す詳細な挙動を予測するには至っていなかった。また2レイヤーk-εモデルを搭載した計算手法を上記の2船型に応用し、計算精度の評価を行った。計算値を詳細に評価した結果、上述の乱流モデルの場合と同様、平均流速場に関しては実験値が示す定性的傾向を良く捉えていたが、実験値が示す詳細な情報は捉えられていなかった。この乱流モデルは将来代数応力モデルやレイノルズ応力モデルに拡張することができ、本年度ではその定式化までを完了した。さらに将来高次乱流モデルの性能を評価することを踏まえ、斜航回転楕円体およびwing-body junctionの周囲粘性流場を計算する手法を構築した。今後の課題としては、現在の乱流モデルの高次乱流モデルへの拡張、およびその応用計算が残されているが、本研究の所期の目的はほぼ達成されたものと考えられる。

The purpose of this study is to develop solutions to heat and mass transport problems associated with isotropic turbulent flow and anisotropic turbulent flow. This year, the first stage of the calculation of the existing isotropic turbulence is carried out, and the prediction accuracy of the stern vortex is important. The calculation method of the anisotropic turbulence of the large ship is constructed. There are two kinds of ship types. Consider the effects of isotropy and anisotropy on existing equations. The results of the calculation are evaluated in detail, and the average velocity field is related to the qualitative trend. The results of the random flow of information are as follows: The calculation method of the two ship types mentioned above is used to evaluate the calculation accuracy. The calculation results show that the turbulence field is similar to the average velocity field, and the qualitative tendency is good. This year's model of turbulence is complete. To evaluate the performance of high-order turbulence in the future, we construct a method for calculating the viscous potential flow in the wing-body junction. In the future, the research aims to achieve the goal of high order turbulence.

项目成果

田原裕介、御手洗哲司、姫野洋司: "A Computational Study of Three-Dimensional Laminar Separation on a Prolate Spheroid at Incidence" 関西造船協会誌. 225. 91-104 (1996)

Yusuke Tahara、Tetsuji Mitarai、Yoji Himeno：“长椭球体入射时三维层流分离的计算研究”关西造船协会杂志 225. 91-104 (1996)。

田原裕介、姫野洋司: "Computation of Isotropic and Anisotropic Turbulent Flows around Tanker Forms" Proc. 3rd Korea-Japan Joint Workshop on Ship & Marine Hydrodynamics. Vol. 1. 191-198 (1996)

Yusuke Tahara，Yoji Himeno：“油轮形状周围各向同性和各向异性湍流的计算”，第三届韩国-日本船舶与海洋流体动力学联合研讨会。191-198 卷。

田原裕介、姫野洋司: "Applications of Isotropic and Anisotropic Turbulence Models to Ship Flow Computation" 関西造船協会誌. 225. 73-90 (1996)

Yusuke Tahara、Yoji Himeno：“各向同性和各向异性湍流模型在船舶流量计算中的应用”关西造船协会杂志 225. 73-90 (1996)。

田原裕介: "A Multi-Domain Method for Calculating Boundary-layer and Wake Flows around IACC Sailing Yacht" 関西造船協会誌. 226. 63-76 (1996)

Yusuke Tahara：“计算 IACC 帆船周围边界层和尾流的多域方法”关西造船协会杂志 226. 63-76 (1996)。