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

使用 DNS 对冲击波与自由剪切流涡流干涉产生的声音机制进行分析和建模

• 批准号: 00J04713
• 负责人: 渡辺 大輔
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J04713/
• 关键词: 圧縮性; 自由せん断流; 空力音響学; DNS; 線形安定性解析; 渦; 乱流; LES

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。

This year, compared with the previous year, the existing compression SGS was evaluated for the purpose of establishing and obtaining the DNS database for compression free disconnection. The investigation of the structure of free vortex flow and the acoustic generation mechanism of turbulent flow migration is aimed at the realization of the compressive characteristics of DNS and linear stability analysis, and the investigation of the acoustic generation mechanism of compressible flow and the characteristics of existing compressible SGS. The phase velocity of supersonic wave is opposite to the phase velocity of supersonic wave. The phase velocity of supersonic wave is opposite to the phase velocity of supersonic wave. The acoustic field is formed at the early stage of the acoustic migration process, which is dominated by the acoustic components at high wavenumber. 2-D DNS comparison, maximum growth rate close to 3-D A1, increase amplitude, increase frequency, decrease frequency, decrease frequency, frequency, decrease frequency, frequency decrease. The phase velocity of the upper flow is below the speed of sound. The three-dimensional phase velocity is controlled. The wave emission is suppressed. The application of supersonic motion parameters, the implementation of a priori motion parameters (Moin 1991) and Dynamic mixed motion parameters (Salvetti 1995), and the similarity of motion parameters (Bardina 1984) to SGS motion parameters are confirmed. This time, the correction of the Leonard term should include Moin's motion, and the correction of the Cross term should be considered. Salvetti's motion is well related. The coefficient of the SGS term is very small, and most of the SGS term is very similar.

项目成果

渡辺大輔: "DNSによる超音速自由せん断流における音波放出機構の研究"航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム2002論文集. 53 (2002)

渡边大辅：“利用DNS研究超音速自由剪切流中的声波发射机制”航空航天数值模拟技术研讨会2002年论文集53（2002）。

Hiroshi Maekawa: "Study of Mach wave emission mechanisms in a turbulent jet at high convective Mach numbers using DNS"Russian Japanese Symposium "Actual Problems of Computational Mechanics", S-Petersburg. (2002)

Hiroshi Maekawa：“使用 DNS 研究高对流马赫数湍流射流中的马赫波发射机制”俄罗斯日本研讨会“计算力学的实际问题”，圣彼得堡。

竹原洋三: "圧縮性乱流DNSを使ったLESモデルの評価と比較"日本流体力学会年会2002講演会論文集. 396-397 (2002)

Yozo Takehara：“使用可压缩湍流 DNS 的 LES 模型的评估和比较”日本流体动力学学会 2002 年年会论文集。 396-397 (2002)

Daisuke Watanabe: "Transition of Supersonic Plane Jet due to Symmetric/Antisymmetric Unstable Modes"Journal of Turbulence. Vol.3. 1-17 (2002)

Daisuke Watanabe：“由于对称/反对称不稳定模式导致的超音速飞机射流的转变”湍流杂志。

渡辺大輔: "超音速ジェットにおける秩序渦と役割"第52回理論応用力学講演会講演会論文集. (2003)

Daisuke Watanabe：“有序涡流及其在超音速喷气机中的作用”第 52 届理论与应用力学会议论文集（2003 年）。