低レイノルズ数チャネル流れの乱流熱伝達における直接数値シミュレーション

低雷诺数通道流中湍流传热的直接数值模拟

• 批准号: 06J00081
• 负责人: 塚原 隆裕
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J00081/
• 关键词: 熱工学; 流体; 乱流

大規模な直接数値シミュレーション(DNS)を用いて,層流-乱流間の遷移域を含む低レイノルズ数での平行平板間流れ(チャネル流れ)の解析を実施した.特に,熱流動特性に有意な影響を与える大規模な間欠性(パフ)の構造解析を行った.また,パフ発生の実証を得るために,チャネル水路を構築し,可視化実験を行い,パフの発生条件(レイノルズ数等)をDNSと比較検討し,チャネル流中のパフが,DNSと実験で同程度のスケールと形状を有して発生することを確認した.乱流を維持し得る臨界レイノルズ数は,バルクレイノルズ数で約1500,パフが現れるバルクレイノルズ数域は1500〜2800であった.乱れが間欠的となるレイノルズ数域を知り得たことで,信頼性の高い熱交換器の設計,冷却材の必要流量の推定などの向上が期待できる.また,臨界レイノルズ数の決定は,流体力学の安定性問題において,重要な指針を与えるものである.また,チャネル乱流において異なる速度境界条件(クエット流れ)の実験を行い,回転(コリオリ効果)の影響下にあるときの安定性問題に取り組んだ.レイノルズ数と回転パラメータの変化により,乱流に遷移(不安定化)や逆遷移(安定化)が起こり,特徴的なセル構造の発生が観察できた.本研究ではその流れの状態と構造の分類を行った.回転系のチャネル流における流動特性が,コリオリ効果により大きく変化することを見出し,同流れ場におけるDNSも実施して,ダイナミクスの理解を進めた.得られた知見は,回転系の流れ場,例えば地球大気の流れや,タービン内などの回転流の理解に寄与する.これらの知見について広く国内外に公知し,専門的な意見を交換するため,本研究結果を国際会議や学術雑誌に投稿,もしくは執筆中である.

In the application of large-scale direct numerical simulation (DNS), the analysis of laminar-turbulent flow transition domain, including low-scale numerical simulation and parallel plate flow is carried out. Special, thermal flow characteristics of intentional influence and large-scale discontinuity structure analysis. In addition, the development of a network of waterways is verified, visualized, and the conditions for the development of a network of waterways (e.g., the number of nodes) are compared and discussed. Turbulence is maintained in the critical range from 1500 to 2800. The design of heat exchanger with high reliability, estimation of necessary flow rate of cooling material and upward expectation are discussed. The determination of critical numbers is important for stability problems in fluid dynamics. The stability problems under the influence of turbulence and velocity boundary conditions are divided into three groups. The evolution of the characteristic structure is observed in terms of turbulence migration (instability) and reverse migration (stabilization). In this paper, we study the classification of structures in different states. The flow characteristics of the return system are different, and the results are different. The flow field of the circulation system, for example, the flow field of the earth's atmosphere, the flow field of the circulation system in the atmosphere, and the understanding of the circulation flow field in the atmosphere are obtained. The results of this study were submitted to international conferences and academic journals.

项目成果

データベース

数据库

DNS of heat transfer in a transitional channel flow accompanied by a turbulent puff-like structure

• DOI: 10.1615/ichmt.2006.turbulheatmasstransf.300
• 发表时间: 2014-06
• 期刊: arXiv: Fluid Dynamics
• 作者: T. Tsukahara;K. Iwamoto;H. Kawamura;T. Takeda

Effect of large-scale structures upon near-wall turbulence

大型结构对近壁湍流的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of IUTAM Symposium "Computational Physics and New Perspectives in Turbulence"
• 作者: Iwamoto;K.;Tsukahara;T.;Nakano;H.;Kawamura;H.
• 通讯作者: H.

DNS of turbulent heat transfer in plane Couette flow

平面库埃特流中湍流传热的 DNS

• 发表时间: 2006
• 期刊: International Heat Transfer Conference 13 (CD-ROM)
• 作者: S.Hane;T.Tsukahara;K.Iwamoto;H.Kawamura
• 通讯作者: H.Kawamura

遷移レイノルズ数域の平行平板間流れにおける乱流熱伝達のDNS

过渡雷诺数区域平行板流湍流传热的 DNS

• 发表时间: 2007
• 作者: 塚原 隆裕;河村 洋
• 通讯作者: 河村 洋