DNSによる衝撃波と自由せん断流渦の干渉による音波発生機構の解析とモデル化

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は昨年度に引き続き、圧縮性自由せん断流のDNSデータベース構築及び得られたデータベースよりLESにおける既存圧縮性SGSモデルの評価を目的とした.自由せん断流渦の構造及び乱流遷移における音波発生機構を調査する為,圧縮性ジェットのDNS及び線形安定解析を実行し圧縮性が及ぼすジェット音波発生機構並びに、ジェットに対する既存圧縮性SGSモデルの特性を明らかにした。超音速の位相速度を持つ反対称(A1)モードの成長は下流において音響波(マッハ波)を形成し、このマッハ波は移流マッハ数または波数の増加によってA1モードの位相速度がジェット周囲の音速を超えると顕著に表れる。また、高波数のA1モードは音響成分が支配的でありジェット遷移過程の早期に音響場を形成する。二次元DNSとの比較より、最大成長率付近の三次元A1モードの増幅によって引き起こされる流れ場の三次元化は、ジェット中心速度の早い低下を促し、放出されるマッハ波の強さを減少させる。このことから上流において位相速度が音速以下の三次元モードを制御し加えることにより、マッハ波放射のエネルギーを抑えることが可能であると考えられる。超音速のデータベースを用い、ダイナミックスマゴリンスキーモデル(Moin 1991)及びのDynamic mixedモデル(Salvetti 1995)のa prioriテストの実行し、Bardina(1984)のスケール相似則モデルがSGS応力場で支配的な割合を占めている事を確認した。このことから修正Leonard項を含まないMoinのモデルより、それを含みかつ修正Cross項を考慮したSalvettiのモデルが良い相関を与える。そしてSalvettiのモデルでは、動的に求められる2つの係数において渦粘性を示すモデル係数が極めて小さく、SGS項の大部分はスケール相似則に依存している事を確認した。