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異方性乱流の構造と解明とモデルの確立

各向异性湍流的结构、解释及模型的建立

基本信息

批准号：
01550144
负责人：
蒔田秀治
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究で開発された乱流発生装置を用いることにより、風洞の測定部内に乱れ強度が強く(u'/U_0≧30%)、大きなスケ-ル(L_<ux>≧200mm)の渦を含む乱流場を形成できる。本研究では、このような乱流場の中にハニカムを挿入し、乱流中の大規模な渦を分断することにより、乱流レイノルズ数が大きく、強い異方度をもつ葉巻型軸対称乱流場(u'》v'αA2E2w')を実現した。こようにして得られた強い異方度を有する乱流場の減衰・等方化の過程の諸特定を、ハニカムを挿入しない場合の弱い異方度をもつ軸対称乱流場のそれらと比較することにより、以下の結論を得た。(1)エネルギ-スペクトルの下流方向変化の特徴から、異方性乱流場の減衰を伴った等方化の過程は、次の4つの領域に分けることができる。(i)ハニカムが大規模渦を分断することによる一様軸対称乱流場の実現過程、(ii)大規模渦が急激に等方化する過程、(iii)中規模渦の等方化に伴い慣性小領域が回復する過程、(iV)準等方性乱流としての減衰過程。(2)等価積分特性距離と等価特性速度に基づく乱流レイノルズ数は、異方度によらず乱流場の規模を表す無次元量として的確な基準を与える。(3)レイノルズ応力方程式の圧力ー変形速度相関項に関するRottaのモデルにおいて、乱流場の非等方性が乱れの寿命時間によって緩和されると仮定した場合、上記(1)の各領域内ではそれぞれ一定値とみなしうるが、領域の変化とともに不連続的に変化する。(4)非等方性の緩和時間を渦の特性時間と仮定することにより、Rottaのモデルの定数は非等方度の広い範囲にわたって一定値を示す。(5)強い異方度をもった軸対称乱流場の主流方向変動速度の一次元エネルギ-伝達スペクトルが本研究により初めて示された。(6)異方性乱流場の減衰及び等方化の過程の特徴は、本研究で提案された異方性乱流の渦構造に関する概念的モデルによって説明される。

In this study, the turbulence generator was developed, and the turbulence intensity in the measurement section of the wind tunnel varied from strong (u'/U_0 ≥ 30%) to large (L_<ux>≥ 200mm) and turbulent potential flow was formed. In this study, the large-scale vortices in turbulent flow are separated from the turbulent flow, and the number of turbulent flow is large and strong. The axial symmetric turbulent flow (u'> v'αA2E2w') is realized. The following conclusions are obtained from the comparison of the strong anisotropy and the weak anisotropy of the chaotic flow. (1)The characteristics of the downstream direction change of the anisotropic turbulent flow are as follows: the attenuation of the anisotropic turbulent flow is accompanied by the equalization of the process, and the sub-division of the 4 fields is carried out. (i)(ii) the squaring of large-scale vortices;(iii) the squaring of medium-scale vortices with small inertial fields; and (iv) the decay of quasi-isotropic turbulence. (2)Isotropic characteristic distance Isotropic characteristic velocity Isotropic characteristic distance Isotropic characteristic velocity Isotropic characteristic distance Isotropic characteristic velocity Isotropic characteristic distance Isotropic characteristic distance Isotropic characteristic velocity Isotropic characteristic distance Isotropic characteristic distance Isotropic characteristic velocity Isotropic characteristic distance Isotropic characteristic velocity Isotropic characteristic distance Isotropic characteristic distance Isotropic (3)In the case where the pressure-variable velocity-dependent term of the force equation is related to Rotta, the anisotropy of the turbulent flow is related to the turbulent life time, and the relaxation is related to the fixed value in each domain of the above (1), the transformation of the domain is related to the continuous transformation of the domain. (4)The characteristic time of non-isotropy relaxation time is determined by the number of times of non-isotropy relaxation time. (5)The primary element of the velocity of the main flow direction of the strong anisotropy axis is shown in this paper. (6)The characteristics of the decay and isosquaring processes of anisotropic turbulence are described in this paper.