らせん渦構造効果に着目した汎用乱流モデル開発と制御への展開

本研究ではらせん渦構造に着目し，従来モデルよりも汎用的な乱流モデルの開発を試みる．本年度は，昨年度作成したチャネル乱流の直接数値計算データベースを用いてサブグリッドスケール(SGS)応力が解像スケール（グリッドスケール，GS）におよぼす効果について，Reynolds応力収支の観点から詳細な解析を行った．その結果，SGS応力を計算する際に用いるフィルター波長が壁面せん断乱流に典型的なコヒーレント構造に匹敵する場合，渦粘性モデルはエネルギー輸送量を予測できても平均せん断応力を予測できないことが明らかになった．さらに，フィルター波長がコヒーレント構造をある程度解像できる場合においても，SGS応力における渦粘性項とは異なる部分がGSのスパン方向の速度変動を積極的に生成する役割を担っていることがわかった．この効果はフィルター波長が大きくなるほど顕著であった．本研究の成果は国内の学会2件にて報告した他，国内の乱流物理研究者の集まる研究会でも報告した．現在，本成果をまとめた論文を米国専門誌に投稿中であり，プレプリントが公開済みである．また，昨年度得られた成果の一つに，既往の汎用的なSGS乱流モデルを物理的性質を保持したままより簡便なモデルへと縮約することに成功したものがある．この成果を本年度開催された国際会議で発表している．研究の成果の重要な点は，SGS応力における非渦粘性型のモデルの重要性を物理的に明確化したことである．さらに，GSの速度変動生成における圧力歪み相関項の寄与率低下は，翻ってSGSにおける圧力項の寄与増加を示唆している．申請者の既往研究から，流体のらせん運動効果と圧力項は密接に関係している．したがって，本研究結果は乱流中におけるらせん渦構造効果を紐解く試金石となったと言える．

本研究ではらせん渦構造に着目し，従来モデルよりも汎用的な乱流モデルの開発を試みる．本年度は，昨年度作成したチャネル乱流の直接数値計算データベースを用いてサブグリッドスケール(SGS)応力が解像スケール（グリッドスケール，GS）におよぼす効果について，Reynolds応力収支の観点から詳細な解析を行った．その結果，SGS応力を計算する際に用いるフィルター波長が壁面せん断乱流に典型的なコヒーレント構造に匹敵する場合，渦粘性モデルはエネルギー輸送量を予測できても平均せん断応力を予測できないことが明らかになった．さらに，フィルター波長がコヒーレント構造をある程度解像できる場合においても，SGS応力における渦粘性項とは異なる部分がGSのスパン方向の速度変動を積極的に生成する役割を担っていることがわかった．この効果はフィルター波長が大きくなるほど顕著であった．本研究の成果は国内の学会2件にて報告した他，国内の乱流物理研究者の集まる研究会でも報告した．現在，本成果をまとめた論文を米国専門誌に投稿中であり，プレプリントが公開済みである．また，昨年度得られた成果の一つに，既往の汎用的なSGS乱流モデルを物理的性質を保持したままより簡便なモデルへと縮約することに成功したものがある．この成果を本年度開催された国際会議で発表している．研究の成果の重要な点は，SGS応力における非渦粘性型のモデルの重要性を物理的に明確化したことである．さらに，GSの速度変動生成における圧力歪み相関項の寄与率低下は，翻ってSGSにおける圧力項の寄与増加を示唆している．申請者の既往研究から，流体のらせん運動効果と圧力項は密接に関係している．したがって，本研究結果は乱流中におけるらせん渦構造効果を紐解く試金石となったと言える．