乱流混合層の小規模構造に関する研究

湍流混合层小尺度结构研究

• 批准号: 07750183
• 负责人: 店橋 護
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750183/
• 关键词: 乱流; せん断流; 直接数値計算

本研究では,乱流混合層の直接数値計算(DNS)を行い,乱流遷移に伴い生じる小規模構造について検討した.複雑な乱流場から小規模構造を抽出するために,速度勾配テンソルの不変量解析を導入し,乱流中の小規模構造を速度勾配テンソルの第二不変量が負の値を示す領域として抽出することが可能であることを明らかにした.低Reynolds数乱流混合層において,これらの小規模渦構造は中心で乱流エネルギーの散逸を伴わない剛体回転の領域,すなわちvortex tubeであり,乱流エネルギーの散逸はこれらのvortex tubeの周囲で非常に大きな値を示すことを明らかにした.さらに,これらのvortex tubeの周方向速度分布はBurgers渦によって良く近似することが可能であり,その直径はTaylor microscaleであることを明らかにした.これらのvortex tubeのReynolds数に対する依存性を明らかにするために,高Reynolds数乱流混合層の直接数値計算を行い,低Reynolsd数の場合と同様な解析を行った.この結果,高Reynolds数乱流混合層においても同様なvortex tubeが存在すること明らかとなり,それらの特性も低Reynolds数混合層の場合と同様にTaylor microscaleの直径を有していることが明らかになった.さらに,本研究では乱流混合層において明らかにされた小規模構造の普遍性を検討するために,一様等方性乱流の直接数値計算を行い,一様等方性乱流中の小規模構造の解明を行った.その結果,一様等方性乱流においても正の第二不変量を持つ数多くのvortex tubeが存在し,乱流混合層の場合と同様にTaylor microscaleの直径を有し,その長さは積分長程度であることを明らかにし,このようなvortex tubeが普遍的な乱流の微細構造であることを示した.

In this study, the direct numerical calculation (DNS) of turbulence mixing was performed, and the convection transfer was associated with the generation of small models. In a copy of the turbulence field, the small-scale model is used to extract the data, and the speed matching is used to analyze the input. In the turbulence, the speed of the small-scale model is analyzed, and the speed of the small-scale model in turbulence is used to indicate that it is possible to extract the data. The low Reynolds number of turbulence is mixed and the center is divided into two parts: turbulence, dispersion, dispersion, vortex tube, turbulence, vortex tube, vortex tube, and so on. The circumferential velocity distribution in the circumferential direction, the vortex tube, the circumferential velocity distribution, the Burgers velocity, the circumferential velocity distribution, the circumferential velocity The number of vortex tube Reynolds is dependent on the number of data, the number of turbulence with high Reynolds number is mixed, the calculation line of direct number is calculated, and the number of low Reynolsd is the same as that of parsing line. The results show that there are significant differences between the high Reynolds number turbulence mixture and the vortex tube, and the characteristics of the low Reynolds number mixing are the same as those of the Taylor microscale diameter. In this study, the mixed turbulence model is used to construct the universal turbulence model, the isotropic turbulence model is calculated directly, and the small scale model in the isotropic turbulence is used to solve the problem. The results show that there is a significant difference in the number of vortex tube in the second constant, the diameter of the Taylor microscale in the mixed system is different, the length of the Taylor microscale is very high, and the effect of the vortex tube on the diameter of turbulence is very high.

项目成果

店橋護,宮内敏雄: "自由せん断乱流におけるscalar surfaceのフラクタル特性" 第33回燃焼シンポジウム講演論文集. 93-95 (1995)

Mamoru Storehashi、Toshio Miyauchi：“自由剪切湍流中标量表面的分形特征”第 33 届燃烧研讨会论文集 93-95 (1995)。