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

关注螺旋涡结构效应的通用湍流模型的开发及其在控制中的应用

• 批准号: 22KJ2660
• 负责人: 稲垣 和寛
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Doshisha University (2023)Keio University (2021-2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2660/
• 关键词: 乱流; 乱流モデリング; サブグリッドスケールモデル; ヘリシティ

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．

This study is based on the turbulent vortex structure, which is widely used in the turbulent flow test system. This year, the calculation of the direct numerical value of the turbulent flow produced in the previous year was carried out using the SGS (SGS) method.スケール（グリッドスケール, GS）におよぼすeffectについて,Reynolds応力balance and expenditureの観PointからDetailed analysisを行った. As a result, the SGS power calculation method is comparable to the typical Necklace structure based on the wave length of the wall surface and the turbulent flow. In this case, the eddy viscosity, the conveying capacity, the average breaking force, the predicted eddy viscosity, the average breaking force, the predicted force, the eddy viscosity, the conveying capacity, the eddy viscosity, the average rupture force, the eddy viscosity, the conveying capacity, the eddy viscosity, the average rupture force, the eddy viscosity, the transport capacity, and theさらに, フィルターwavelength がコヒーレントstructure をあるdegree resolution できるoccasion においても, SGS 応力 におけるvortex The viscous term is a different part of the GS in the direction of the speed change and the positive movement is generated in the direction of the positive movement.このeffectはフィルターwavelengthが大きくなるほど镕与であった. The results of this research were reported by two domestic societies, and a report by a domestic research group of turbulent flow physics researchers. Now, the results of this work are being submitted to the official journal of the Republic of America and published in public.また, last year's られたachievementの一つに, the SGS turbulent flow モデルを physics that was widely used in the past Nature したままより Simple なモデルへとShrinking することに Success したものがある. The result of this year is the International Conference held this year. The important points of the research results are the importance of SGS's non-eddy viscosity type non-vortex viscosity type and the clarification of the physics.さらに, GS speed change generated における姧力skewみrelated items の发ratio is low は, turn ってSGS におけるpressure item の发 and increase をshows 唆している. The applicant's past research is based on the fact that the movement effect of fluids and pressure force items are closely related.したがって, the results of this study are the turbulent flow vortex structure effect をNew solution く touchstone となったと说える.

项目成果

チャネル乱流における非渦粘性型サブグリッドスケール応力のReynolds 応力収支に与える効果

非涡粘性亚网格尺度应力对河道湍流雷诺应力平衡的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 池田悠稀;徳永健太郎;鵜池純一;申ナーギョン;工藤真生;樋口重和;鴻 浩介;鴻 浩介;鴻 浩介;Kazuhiro Inagaki and Hiromichi Kobayashi;Inagaki Kazuhiro;Kazuhiro Inagaki and Hiromichi Kobayashi;稲垣和寛・小林宏充
• 通讯作者: 稲垣和寛・小林宏充

Scale-similar structures of homogeneous isotropic non-mirror-symmetric turbulence based on the Lagrangian closure theory

基于拉格朗日闭合理论的均匀各向同性非镜对称湍流的尺度相似结构

• DOI: 10.1017/jfm.2021.708
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Fluid Mechanics
• 影响因子: 3.7
• 作者: Inagaki Kazuhiro

Scale-similar analysis on maximally helical homogeneous turbulence

最大螺旋均匀湍流的尺度相似分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 池田悠稀;徳永健太郎;鵜池純一;申ナーギョン;工藤真生;樋口重和;鴻 浩介;鴻 浩介;鴻 浩介;Kazuhiro Inagaki and Hiromichi Kobayashi;Inagaki Kazuhiro;Kazuhiro Inagaki and Hiromichi Kobayashi;稲垣和寛・小林宏充;稲垣和寛・小林宏充;Kazuhiro Inagaki
• 通讯作者: Kazuhiro Inagaki

Investigation of subgrid-scale turbulent kinetic energy in channel flows

河道流中亚网格尺度湍流动能的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 池田悠稀;徳永健太郎;鵜池純一;申ナーギョン;工藤真生;樋口重和;鴻 浩介;鴻 浩介;鴻 浩介;Kazuhiro Inagaki and Hiromichi Kobayashi;Inagaki Kazuhiro;Kazuhiro Inagaki and Hiromichi Kobayashi
• 通讯作者: Kazuhiro Inagaki and Hiromichi Kobayashi

チャネル乱流におけるSGS乱流エネルギーのモデリングに関する検討

通道湍流中SGS湍流能量建模研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 池田悠稀;徳永健太郎;鵜池純一;申ナーギョン;工藤真生;樋口重和;鴻 浩介;鴻 浩介;鴻 浩介;Kazuhiro Inagaki and Hiromichi Kobayashi;Inagaki Kazuhiro;Kazuhiro Inagaki and Hiromichi Kobayashi;稲垣和寛・小林宏充;稲垣和寛・小林宏充;Kazuhiro Inagaki;稲垣和寛・小林宏充
• 通讯作者: 稲垣和寛・小林宏充