遷移領域におけるはく離流れと熱伝達の直接数値シミュレーション

过渡区分离流动和传热的直接数值模拟

• 批准号: 13750157
• 负责人: 柳岡 英樹
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750157/
• 关键词: はく離; 遷移流れ; 乱流; ヘアピン渦; 縦渦; 非定常流れ; 熱伝達; 数値計算

初年度による研究結果を踏まえて,流路内鈍頭平板まわりの流れについて乱れ特性の評価を行った.その結果,放出されたヘアピン渦は平均操作では消えてしまう局所的に強い乱れ領域を生成し,流れ方向渦が存在する領域でレイノルズ応力と乱流熱流束の増加をもたらすことを明らかにした.次に,レイノルズ数を大きく場合の鈍頭平板まわりの流れの解析を行い,はく離泡内の三次元的な流れによりはく離せん断層は不安定となり乱流へ遷移し,再付着領域からヘアピン渦が放出される現象を明らかにした.さらに,せん断層の低周波揺動が流れの三次元性に起因することを明らかにした.また,速度場と異なり温度場はレイノルズ数の依存性が大きいことを示した.最後に,流れ場による違いを検討するため突起物まわりの計算も行った.発達中の層流境界層中に設置した突起物によりはく離を発生させ,せん断層の遷移によって生じる非定常的なヘアピン渦の挙動に関して3次元数値解析を行った.その結果,突起上面ではく離したせん断層は不安定化となり,ヘアピン渦を生成し,それが変形し流れ方向に伸長した管状縦渦構造となることを明らかにした.さらに縦渦構造が乱れの生成に大きく寄与しており,これは鈍頭平板まわりの流れの結果と傾向が一致していた.以上の計算結果を総合して,遷移流れに適用できるLESモデル構築に対する基礎的資料を提供することができた.今後,遷移流れを精度良く予測できるLESモデルを構築する予定である.

The results of this study in the first year were summarized as follows: Blunt plate in flow path and evaluation of flow characteristics. As a result, the emission of vortexes and the average operation of vortexes are eliminated, and the strong turbulent field is generated, and the flow direction vortexes exist. In addition, in the case of large numbers of blunt plates, the analysis of the flow is carried out, and the three-dimensional flow in the bubble is separated from the fault, unstable and turbulent. The low frequency fluctuations of faults cause three-dimensional flow. The dependence of the velocity field on the temperature field on the number of particles is shown. Finally, the flow field is in violation of the rules and regulations. A three-dimensional numerical analysis of unsteady vortices is carried out in the laminar boundary layer. As a result, the upper part of the protrusion is separated from the upper part of the fault, and the upper part of the fault is unstable. The result of the vortex structure is consistent with that of the blunt plate. The results of the above calculations are summarized, and the migration flow is applicable to the LES. The basic data for the construction is provided. In the future, migration flows will be predicted with good accuracy.

项目成果

川辺さつき, 柳岡英樹, 稲村隆夫: "層流境界層中の突起物により生成されるヘアピン渦に関する数値解析"日本機械学会東北支部八戸地方講演会講演論文集. 021-2. 107-108 (2002)

Satsuki Kawabe、Hideki Yanagaoka、Takao Inamura：“层流边界层中的突出物产生的发夹涡流的数值分析”日本机械工程师学会东北分会八户地区会议记录 021-108（。 2002）

Yanaoka, H., Yoshikawa, H. Ota, T.: "Numerical Simulation of Laminar Flow and Heat Transfer over a Blunt Flat Plate in Square Channel"ASME journal of Heat Transfer. 124・1. 8-16 (2002)

Yanaoka, H., Yoshikawa, H. Ota, T.：“方形通道中钝平板上的层流和传热的数值模拟”ASME 传热杂志 124・1（2002 年）。