直接シミュレーションによる非平衡溝乱流の微細構造の研究

非平衡槽湍流微观结构的直接模拟研究

• 批准号: 07750193
• 负责人: 辻本 公一
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka 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: 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-07750193/
• 关键词: Turbulent Shear Flow; Wavy Channel; Oscillating Flow; DNS; Data-base

非平衡溝乱流の微細構造の研究のために直接シミュレーションを実施し,そのデータベースを活用し評価を行った.まず吹き出し・吸い込みを一方の壁面に与えた溝乱流DNSデータベースを用いて縦渦の挙動について調べた.吹き出し・吸い込みのない平板側では縦渦は流れ方向に極めて強い圧力変動を受けながら流下するが,平均的な圧力分布を指標として見たとき縦渦の空間的な配置と圧力分布と対応しない.これはこの流れ場での縦渦の寿命時間に比べ,圧力変動が同じ時間スケールで作用することを示しており,時間平均化された乱流統計量の特性はこの縦渦自身の圧力に対するわずかな応答の違いが累積して表れるものと考えられる.さらに,この流れ場に対し,縦渦の再生・維持機構に関して調べたところ,通常の溝乱流場と同じ機構が確認された.その際,縦渦周辺の渦線構造を可視化することによりそのダイナミクスを検討し,縦渦の生成項の物理的な意味を明らかにした.また,通常の溝乱流の一方の壁面をスパン方向に振動させたとき,振動開始後,振動壁上で乱れが速やかに減衰する.このデータベースを用い,その時系列情報について可視化を行った.その結果,乱れの基本過程は主流方向に軸を持つ縦渦が支配的な役割を持つことを改めて明らかにした.縦渦は通常の溝乱流ではスパン方向の渦を巻き込みながらその維持・発達が行われる.一連の可視化結果から,縦渦に巻きとられた渦糸が壁の移動による強いせん断力により次々とスパン方向に引き延ばされ,渦管構造を持つ縦渦が速やかに渦層に還元されること,このことが縦渦が消失し,乱れが抑制される機構であることを確認した.また,振動壁側では時間とともに乱流場が外力により準層流化することから乱流モデルの検証のための有効なデータベースの取得を行うことが出来た.

A Study on the Microstructure of Non-equilibrium Channel Turbulence and Its Application A wall surface of a square is connected to a groove, and a DNS turbulence is connected to a wall surface. On the side of the plate, the vortex flows in the opposite direction, and the pressure changes in the opposite direction. The time-averaged turbulence statistics are characterized by the time-averaged pressure response of the vortex itself. In addition, in this flow field, the vortex regeneration and maintenance mechanisms are closely regulated, and the usual chaotic potential flow and homogeneous mechanisms are confirmed. At the same time, the vortex line structure around the vortex is visualized, and the physical implications of the vortex generation term are clarified. Generally, one side of the wall of the channel turbulence vibrates in the direction of the vibration. After the vibration starts, the vibration wall is disturbed and the attenuation is reduced. This information is used to visualize the time series information. As a result, the basic process of chaos is reversed from the main flow direction, the axis is maintained, and the vortex is dominated. Vortex turbulence is usually in the opposite direction. Vortex turbulence is in the opposite direction. A series of visualization results show that the vortex tube structure maintains the vortex velocity, the vortex layer returns to the original state, the vortex disappears, and the vortex suppression mechanism is confirmed. The vibration of the wall side of the time, the turbulence of the potential flow, the quasi-laminar fluidization, the turbulence of the potential flow, the occurrence of the potential flow, and the occurrence of the potential flow.

项目成果

三宅裕,辻本公一: "周期的圧力勾配を有する平板間乱流のDNS" 日本機械学会論文集,. 61B. 2401-2408 (1995)

Yutaka Miyake、Koichi Tsujimoto：“具有周期性压力梯度的板间湍流的 DNS”，日本机械工程师学会汇刊，61B 2401-2408 (1995)。

高橋仁之,三宅裕,辻本公一: "スパン方向に壁面を振動させた溝乱流の直接シミュレーション" 第9回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 181-182 (1995)

Hitoshi Takahashi、Yutaka Miyake、Koichi Tsujimoto：“壁面沿跨度方向振动的凹槽湍流的直接模拟”第九届计算流体动力学研讨会论文集 181-182（1995）。