ラグランジュラージエディーシミュレーションの開発と応用に関する研究

拉格朗日大涡模拟发展及应用研究

• 批准号: 12650157
• 负责人: 亀本 喬司
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12650157/
• 关键词: 数値流体力学; ラグランジュ解析; ラージエディーシミュレーション; 渦法; ラージェディーシミュレーション

工学上多く経験される乱流を含む流れの解析および乱流を伴う複雑な現象の解明は、社会的ニーズが非常に高く、数値計算の分野にとって重要な課題の一つである。領域解法型では、いわゆるラージエディーシミュレーションが最も実用性が高いと考えられている。しかし、この解析手法では、計算格子以下の微細な渦構造のモデルの性能が計算格子の大きさや形状に大きく依存することが知られており、流体機械等の複雑で、大きな計算領域の流れ場の解析には、現在のところいまだに難があると考えられている。本研究では、これまでに本研究担当者等によって独自に確立された、計算格子を必要としないラグランジュ的な非定常非圧縮流れ解析技法(渦法)に、乱流の微細な特性を取り入れた渦要素モデルを導入し、工学的に必要とされる精度内で効率よく乱流を伴う流れの解析が可能となる、ラグランジュ型ラージュエディーシミュレーションを新たに提案することを目的として、以下の研究を推進した。1. Navier-Stokes方程式を用いた差分的な乱流解析に最も多く用いられているスマゴリンスキーモデルを、ラグランジュ型に改良し、これまでに開発した三次元渦要素を用いた流れ解析プログラムに組み込む作業を完了した。2. 円柱周りの出発流れの解析を実施し、既存の実験データと詳細な比較を行い、モデルの有効性、改良点等を考察し、モデルの最適化のために重要な要素を分析調査した。その結果、壁乱流においては、渦度の移流と粘性拡散の取り扱いの精度を向上することが大切であり、これらの適切なモデル化がラグランジュラージエディーシミュレーションの核をなすことが明らかになった。3. 微細な乱流構造の特性を取り入れた比較的大きな渦要素モデルを開発するために、数値計算によって乱流のエネルギーカスケードに関する微細な渦要素干渉過程とその特性を明らかにした。

In engineering, many kinds of turbulence include analysis of turbulence, explanation of complex phenomena, social turbulence, and division of numerical value calculation. The domain solution type has the highest usability. The analysis method is to calculate the performance of the fine vortex structure below the lattice, to calculate the shape of the lattice, to calculate the dependence of the lattice on the shape of the lattice, to calculate the analysis of the flow field in the field of fluid mechanics, to calculate the field of fluid mechanics, and to calculate the field of fluid mechanics. In this study, the authors of this study independently established the computational lattice necessary for unsteady non-compressible flow analysis techniques (vortex method), the fine characteristics of turbulence, the introduction of vortex elements, the engineering necessity, the accuracy, the efficiency, and the possibility of turbulence analysis. A new proposal was made to promote the development of new technologies. 1. Navier-Stokes equations are used to analyze turbulence in different ways. The analysis of turbulence in different ways is completed. 2. The analysis of the flow around the column is implemented, the existing actual data is compared with detailed comparisons, the effectiveness and improvement points of the monitor are investigated, and important elements for the optimization of the monitor are analyzed and investigated. As a result, wall turbulence, vortex flow, viscous dispersion, and accuracy are improved. 3. The characteristics of fine turbulence structure are taken into account for comparison of large vortex elements, numerical calculation, turbulence generation, and characteristics of fine vortex elements.

项目成果

A.Ojima, K.Kamemoto: "Numerical simulation of unsteady flow through a horizontal axis wind turbine by a vortex method"Proceedings of the Second International Conference on Vortex Methods. 173-180 (2001)

A.Ojima、K.Kamemoto：“通过涡流法对通过水平轴风力涡轮机的非定常流动进行数值模拟”第二届国际涡流法会议论文集。

Numerical simulation of unsteady flow through a horizontal axis wind turbine by a vortex method

水平轴风力机非定常流动的涡流数值模拟

• 发表时间: 2001
• 期刊: Proceedings of the Second International Conference on Vortex Methods
• 作者: K. Fukuda;K. Kamemoto and B. Zhu;S. Ota and K. Kamemoto;B. Zhu and K. Kamemoto;A. Ojima and K. Kamemoto
• 通讯作者: A. Ojima and K. Kamemoto

小島 成, 亀本 喬司: "渦法による水平軸風車周りの非定常流れ解析"ターボ機械. 29・5. 55-63 (2001)

Sei Kojima、Takashi Kamemoto：“使用涡流法对水平轴风力涡轮机进行非定常流动分析”Turbomachinery 29・5（2001）。

Study on higher resolution of vorticity layer over a solid boundary for vortex methods

涡法固体边界涡度层高分辨率研究

• 发表时间: 2001
• 期刊: Proceedings of the Second International Conference on Vortex Methods
• 作者: K. Fukuda;K. Kamemoto and B. Zhu;S. Ota and K. Kamemoto
• 通讯作者: S. Ota and K. Kamemoto

Engineering application of vortex methods developed in Yokohama National University

横滨国立大学开发的涡流法的工程应用

• 发表时间: 2001
• 期刊: Proceedings of the Second International Conference on Vortex Methods
• 作者: K. Fukuda;K. Kamemoto and B. Zhu;S. Ota and K. Kamemoto;B. Zhu and K. Kamemoto;A. Ojima and K. Kamemoto;K. Kamemoto
• 通讯作者: K. Kamemoto