乱流境界層の構造とスカラー拡散機構に及ぼす境界層外乱れと体積力の影響

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現在の予測・モデリングの基礎となっている理想的な乱流境界層は現実の流れ場から乖離している.この要因は,境界層外乱れと浮力の影響を無視したことにあると考えられることから,乱流境界層の構造とスカラー量の輸送機構に及ぼす境界層外乱れと浮力の影響を解明することは工学的に意義深いものと思われる.本年度は,まず研究代表者が昨年度までに構築した実験計測および数値解析によるデータベースを処理し考察を行った.まず実験計測に関しては,格子乱流の影響を受けた乱流境界層を対象とした熱線流速計による計測結果から,乱流境界層の内層で発生するバーストは互いに独立に存在すること,また境界層外に存在する格子乱流はその独立であるという性質を変えないことを見いだした.また,境界層外に存在する格子乱流の本質的な性質についても考察を行った.具体的には,近年格子乱流について指摘されている乱流エネルギと積分スケールの三乗の積が一定となる性質について,次元解析によって乱流のレイノルズ数が低い場合においてもその性質が保たれる可能性を指摘し,それが保たれることを数値解析によって示した.さらに,この乱流格子による乱流生成に多重スケールの視点を導入することでこの性質を崩すことが可能であることを数値解析によって示した.また,フランス国リヨンの流体力学音響学研究所において粗面壁乱流の数値解析についてのコード開発およびそれを用いた解析を進めた.これらの研究成果は非常に意義あるものと考えられる.