Elucidation and control of turbulence-driven secondary flow in a rectangular duct using nonlinear traveling-wave solutions
使用非线性行波解决方案阐明和控制矩形管道中湍流驱动的二次流
基本信息
- 批准号:22360079
- 负责人:
- 金额:$ 12.48万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
- 财政年份:2010
- 资助国家:日本
- 起止时间:2010 至 2012
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In this study, numerical computation of nonlinear traveling-wave solutions has been performed using a Newton method in a square duct. We have succeeded in obtaining the steady traveling-wave solutionexhibiting an eight-vortex pattern similar to the turbulence-driven mean secondary flow. The streamwise-averaged velocity field of this traveling wave has a comparable intensity of the time- and streamwise-averaged turbulent velocity field, and in low-Reynolds-number range, Re=1400-2500, the traveling wave reproduces not only qualitative but also quantitative properties of turbulence-driven mean secondary flow. We have also worked on numerical computation of nonlinear-traveling waves in a rectangular duct. The eight-vortex traveling wave found in a square duct has been tracked with changing anaspect ratio of a duct cross-section. It has been found that at Re=1200, the eight-vortex traveling wave exists only for the aspect ratio smaller than 2.4. It has also been observed that when the aspect ratio is increased from unity, vertical structures in the traveling wave are localized around the bisector of the duct wall of wider span. Direct numerical simulations of turbulent square-duct flow have been performed at higher Reynolds numbers, Re=3500, 5480, to identify large-scale streamwise rolls by using the Clebsch potential for cross-stream turbulence motion. It has been suggested that the large-scale rolls of a variety of cross-stream length scales play a significant role in the generation of the mean secondary flow in high-Reynolds-number turbulence.
在这项研究中,数值计算的非线性行波解已进行了使用牛顿法在方形管道。我们成功地得到了稳定的行波解,它表现出类似于连续性驱动的平均二次流的八涡模式。该行波的流向平均速度场具有与时间和流向平均湍流速度场相当的强度,并且在低雷诺数范围内,Re=1400-2500,行波再现了连续性驱动的平均二次流的定性和定量特性。我们还对矩形管道中的非线性行波进行了数值计算。本文对方形管道中的八涡行波随管道横截面长宽比的变化进行了跟踪。已经发现,在Re=1200时,八涡行波仅存在于纵横比小于2.4时。还观察到,当纵横比从1增加时,行波中的垂直结构局限于更宽跨度的管道壁的平分线周围。在较高的雷诺数Re=3500,5480,直接数值模拟的湍流方管流,以确定大规模的流向滚动使用的交叉流湍流运动的Clebsch潜力。有人认为,各种横流长度尺度的大尺度卷在高雷诺数湍流中平均二次流的产生中起着重要的作用。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
乱流中の多重スケール秩序構造の生成過程
湍流中多尺度有序结构的生成过程
- DOI:
- 发表时间:2013
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:H. Suzuki;K. Nagata;Y. Sakai and R. Ukai;亀谷知宏,松田佑,江上泰広,山口浩樹,新美智秀;後藤晋,河原源太,安田達哉
- 通讯作者:後藤晋,河原源太,安田達哉
正方形ダクトにおける乱流構造と二次流れ
方管内紊流结构及二次流
- DOI:
- 发表时间:2012
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Y. Hagiwara;H. Fujii and A. Kitagawa;河原源太,中辻竜也,清水雅樹,ウルマン マルクス,ピネリ アルフレド
- 通讯作者:河原源太,中辻竜也,清水雅樹,ウルマン マルクス,ピネリ アルフレド
円管内乱流パフの分裂
圆管内湍流烟团的破碎
- DOI:
- 发表时间:2012
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:T. Naito;T. Watanabe;Y. Sakai;K. Nagata;Y. Ito and O. Terashima;亀谷知宏;清水雅樹,P. Manneville,Y. Duguet,河原源太
- 通讯作者:清水雅樹,P. Manneville,Y. Duguet,河原源太
双曲型淀み点流に生じる発達した乱流のLES
双曲驻点流中发生的发达湍流的 LES
- DOI:
- 发表时间:2012
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Hongwei PENG;Baolu SHI;Daisuke SHIMOKURI;Satoru ISHIZUKA1;秋山輝和,角田直人;安田達哉,河原源太,後藤晋
- 通讯作者:安田達哉,河原源太,後藤晋
Ten Chapters in Turbulence (Capter 6 Dynamics of Wall-Bounded Turbulence)
湍流十章(第 6 章壁面湍流动力学)
- DOI:
- 发表时间:2012
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:J. Jimenez;G. Kawahara
- 通讯作者:G. Kawahara
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
KAWAHARA Genta其他文献
KAWAHARA Genta的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('KAWAHARA Genta', 18)}}的其他基金
Dissimilar heat transfer enhancement in porous channel turbulence
多孔通道湍流中的异种传热增强
- 批准号:
23656138 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Elucidation and control of coherent structures and large-scale turbulence structures based on saddle solutions
基于鞍解的相干结构和大规模湍流结构的阐明和控制
- 批准号:
19360085 - 财政年份:2007
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Elucidation and control of near-wall turbulence-A new approach by saddle solutions
近壁湍流的阐明和控制——鞍解的新方法
- 批准号:
16360090 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Control of Near-wall Turbulence by Stabilizing Saddle-type Steady Flow
稳定鞍型稳流控制近壁湍流
- 批准号:
13650183 - 财政年份:2001
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
相似海外基金
壁乱流の空間的構造に立脚した進行波制御の運動量輸送低減メカニズムの解明
基于壁面湍流空间结构阐明行波控制动量传递减少机制
- 批准号:
24KJ1022 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
散逸率計測に基づく壁乱流におけるスケーリング則の確立
基于耗散因数测量建立壁面湍流标度律
- 批准号:
23K22675 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Prediction of molten wall turbulence and defects in the solidified wall by DNS and PFM and optimization of control methods
利用DNS和PFM预测熔壁湍流和凝固壁缺陷并优化控制方法
- 批准号:
23K03655 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Understanding the Effect of Surface Roughness on Wall Turbulence in Partially-Filled Pipe Flow
了解表面粗糙度对部分填充管流中壁湍流的影响
- 批准号:
2797887 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Studentship
混相の壁乱流における変調現象とそれを活かした工学応用
多相壁湍流中的调制现象及其工程应用
- 批准号:
23K13253 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Understanding the Coupled Interactions Between Hair-Like Micromechanoreceptors and Wall Turbulence
了解毛发状微机械感受器与壁湍流之间的耦合相互作用
- 批准号:
2224849 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Standard Grant
Dissecting non-equilibrium effects in wall turbulence
剖析壁湍流中的非平衡效应
- 批准号:
DP210102172 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Discovery Projects
Wall Turbulence Control and Skin-Friction Drag Reduction with Novel Surface Microstructures
利用新型表面微观结构控制壁面湍流并减少表面摩擦阻力
- 批准号:
2039433 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Standard Grant
A Comprehensive Study of the Combined Effects of Drilling Fluid Rheological Properties and Near Wall Turbulence on the Particle Removal From Bed Deposits in Horizontal Wells
钻井液流变特性和近壁湍流对水平井床层沉积物颗粒去除的综合影响
- 批准号:
RGPIN-2016-04647 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
渦生成・発達・消滅過程の定量的解析と高効率壁乱流制御への応用
涡流产生、发展和消退过程的定量分析及其在高效壁湍流控制中的应用
- 批准号:
21H01245 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 12.48万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)