Universality Investigation of Subcritical Turbulent Transition in Wall-bounded Shear Flow and Development of Stochastic Model for Engineering Application
壁面剪切流中亚临界湍流转变的普遍性研究及工程应用随机模型的发展
基本信息
- 批准号:22KJ2814
- 负责人:
- 金额:$ 1.09万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2023
- 资助国家:日本
- 起止时间:2023-03-08 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本研究は,壁面せん断流における低レイノルズ数での乱流維持限界(下臨界レイノルズ数)の特定とその特異的な亜臨界遷移現象の工学応用に向けた基礎研究である.遷移現象応用の社会実装には,遷移という非平衡相転移現象の理解とシミュレーション負荷の軽量化が必須である.本課題では流れの詳細に依存しない普遍的特徴の抽出,それを基とした代理モデル構築を目的としている.2022年度は,基礎的な壁面せん断流:チャネル流・側壁のあるチャネル流(ダクト流)・同軸二重円筒流を対象に世界最大規模の直接数値解析(DNS)を実施した.流路境界条件の設定においては,既存のDNSプログラムに埋め込み境界法を導入した.本DNSにより,低レイノルズ数での乱流維持機構として形成される乱流と層流が共存した大規模間欠パターンの境界条件依存性を観測した.特に,ダクト流の乱流パターン(乱流縞や乱流斑点)はチャネル流と比較して,遷移初期段階では従来知られる乱流縞と同一視できたが,臨界近傍では側壁が乱流パターンを強化/弱体化した.また,乱流パターンの空間密度と乱流間距離の相関長といった時空間間欠性に関する統計量が冪的スケーリング則に従うことが分かった.この冪則の指数群の値については,非平衡相転移の最も基礎的なモデルである有向浸透現象(DP)で特徴づけられる臨界指数群と一致する,いわゆるDP普遍クラスに属することを明らかにした.他の流れの遷移もDP普遍性があるものと期待している.当該DNSの実施においては,東北大学サイバーサイエンスセンターとの共同研究として,同センタの大規模科学計算システムを利用した.また,DNSの高速化のために主にファイルI/Oを改善し,計算時間の大幅な削減を達成した.DP普遍クラスの議論は佐野雅己教授(上海交通大学)と玉井敬一博士(東京大学)と共同研究体制にあり,乱流パターンのモデル化についてはYohann Duguet博士(CNRS)と議論を進めいている.
This study is aimed at fundamental research on engineering applications of specific critical migration phenomena in the turbulence maintenance limit (lower critical number) of the wall surface. Migration phenomenon and application of social equipment, migration and non-equilibrium phase shift phenomenon of understanding and quantification of load must be discussed. This project is to extract the universal characteristics of the reverse flow in detail, including the basic proxy structure. In 2022, the basic wall surface is broken: the flow is generated, the side wall is generated, the coaxial double cylinder flow is generated, and the world's largest direct numerical analysis (DNS) is implemented. Flow path boundary conditions are set in the middle, and the existing DNS is introduced into the boundary method. The turbulence maintenance mechanism of this DNS is measured in terms of the boundary condition dependence of the turbulent laminar flow. In particular, the turbulence of the flow (turbulence and turbulence spots) is enhanced/weakened in the initial stage of migration. The spatial density of turbulence and the correlation length between the spatial and temporal distances are related to the power of the statistic. The exponential group of this power law is characterized by the critical exponential group and the uniform exponential group of this power law, which is characterized by the directional penetration phenomenon (DP). He is the author of this book. When the DNS is implemented, Tohoku University will jointly study and utilize it with large-scale scientific computing. The speed of DNS has been greatly improved, and the computation time has been greatly reduced. Discussion on DP general consultation Professor Masaki Sano (Shanghai Jiaotong University) and Dr. Keiichi Tamai (University of Tokyo). Discussion on joint research system. Discussion on turbulent flow and transformation by Dr. Yohann Duguet (CNRS).
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of the presence or absence of sidewalls on the subcritical transition of channel flow and the directed percolation phenomena
侧壁存在与否对通道流亚临界转变和定向渗流现象的影响
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kazuki Kohyama;Takahiro Tsukahara;Keiichi Tamai;Masaki Sano
- 通讯作者:Masaki Sano
Directed percolation phenomena in subcritical transition of high-aspect-ratio duct flow
高纵横比管流亚临界转变中的定向渗流现象
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kazuki Kohyama;Masaki Sano;Keiichi Tamai;Takahiro Tsukahara
- 通讯作者:Takahiro Tsukahara
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相似海外基金
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- 批准号:
06J00081 - 财政年份:2006
- 资助金额:
$ 1.09万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows