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レーザ平面蛍光法と直接シミュレーションによる密度変動を伴う旋回乱流輸送現象の解明

使用激光平面荧光方法和直接模拟阐明伴随密度涨落的旋流湍流输运现象

基本信息

批准号：
06750196
负责人：
平井秀一郎
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750196/
关键词：
混合層直接シミュレーション運動量輸送現象

项目摘要

速度の異なる2流体がしきり板を介して混合する混合層について,数値粘性を加えない4次精度の中心差分を用いた直接シミュレーションを行い,以下の結論を得た.(1)速度比が0.7の場合について得られるシミュレーション結果より,混合層の初期生成領域では,運動量ならびにスカラー量の輸送が抑制される.特に,運動量の場合は抑制効果が大きく,逆勾配拡散現象が観測される.これらの特異な輸送現象が生じる原因について,運動量ならびにスカラー量の輸送を表わすu′v′ならびにv′c′の輸送方程式の各項の大きさと渦運動の相互作用について考察した.その結果,混合層初期生成領域においては,渦間の間隔が狭く,渦相互の干渉する効果により,渦の間に2次流れが生成され,主流と直角方向の速度変動が大きなものになること,その効果により,勾配拡散を駆動する生成項の大きさより,逆勾配拡散を駆動する速度圧力勾配相関項の大きさが卓越し,これにより運動量ならびにスカラー量の輸送が抑制されていることが明らかになった.(2)混合層の下流領域では,渦の合体が観測される.混合層の発達には,渦の合体が大きな役目を果たしていることが従来より指摘されているが,渦の合体時にどのような運動量輸送が行われるか明確ではなかった.直接シミュレーションから得られるデータベースを用いて,その現象について考察を行った.その結果,渦の合体時には,瞬時の速度変動のu′v′の負の領域,すなわち勾配拡散を駆動する領域が合体し,大きな負の領域が形成され,これにより運動量の勾配拡散が駆動されること,また,その後,u′v′の正の領域が生成され,逆勾配拡散が生じることが明らかになった.さらにスカラー量の輸送についても考察を行い,スカラー量の輸送をあらわすu′c′は,渦合体挙動の初期には勾配拡散が駆動され,さらに合体が進むと逆勾配拡散が駆動される特徴的な輸送機構が生じていることが明確になった.

The velocity difference between two fluids is different, and the numerical viscosity is increased. The center difference of the fourth order accuracy is used directly. The following conclusions are obtained. (1)When the velocity ratio is 0.7, the mixed layer is initially formed in the field, and the amount of motion is too high to suppress the transport. In particular, the amount of motion in the case of inhibition effect is large, inverse coupling dispersion phenomenon is measured. The causes of these special transport phenomena are discussed, and the transport equations of the motion quantity and the transport quantity are discussed. As a result, in the initial generation domain of the mixing layer, the spacing between vortices is narrow, the interaction between vortices is effective, the secondary flow between vortices is generated, the velocity variation between the main flow and the orthogonal direction is large, and the interaction between the velocity and the correlation term is excellent. The amount of motion and the amount of transport are suppressed. (2)Mixed layer of downstream domain, vortex of the body is measured. The mixed layer is formed by the vortex and the vortex is formed by the vortex. Direct research and development of the phenomenon. As a result, when vortices are combined, the instantaneous velocity changes in the negative domain of u′v′, and the negative domain of u′v′ is formed. During the investigation of the transport mechanism of the vortex body, the transport mechanism of the vortex body is clearly characterized by the initial stage of the vortex body movement, the initial stage of the vortex body movement, and the initial stage of the vortex body movement.