乱流中におけるスカラ拡散場のペクレ数依存性について

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1.乱流速度場モデルの再構成流体粒子の加速度場の時間発展をマルコフ過程に基づく確率微分方程式によってモデル化することを提案し,まず,モデルの特性を調べることを目的として,乱れが時間減衰する等方乱流中での粒子拡散のシミュレーションを行った.本研究により,モデルによる粒子速度や加速度の統計量が明確なレイノルズ数依存性を持つことを明らかにした.2.DNSによるスカラ拡散場計算乱流の直接数値計算(DNS)手法により、等方性乱流中のスカラ拡散場の特性をラグランジュ的に調べた.計算条件として,乱流場のレイノルズ数やスカラ拡散物質のシュミット数を数種類に変化させた.本研究により,スカラ物質の拡がりに対する分子拡散と乱流拡散の相互効果を明らかにした.また,この相互作用効果を考慮に入れた物質の真の拡がりに対する有効拡散係数を導入し、これをペクレ数の関数として表した.3.スカラ混合モデルの考案これは現在も進行中の研究課題である.研究実績1.および2.で扱った拡散場は,理論的には分子拡散性を伴って乱流中を運動する一つのスカラ物質粒子の拡散である.しかしながら,本課題の達成に必要不可欠なスカラ物質塊に対する乱流渦の変形作用を調べるには,同時に拡散する二つ以上の粒子の相対拡散場を考える必要がある.そこで,乱流中における2粒子の相対拡散場の特性をDNS手法により調べ,この結果に基づき,1.で考案したモデルを利用して相対拡散場の確率過程モデルを構築することが今後の課題となる.