壁乱流における乱流制御の新手法の開発

开发壁面湍流湍流控制新方法

基本信息

批准号：
07650190
负责人：
堀内潔
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

第1段階として,非圧縮性チャネル流のDirect Numericat Simutation(DNS)を,Fourier展開一差分法により行うコードを作成した.壁に垂直な方向(y)には,差分法を用いたが,2次および3次精度の不等間隔差分法を使用した.Navier-Stokes方程式中の非線型項の近似法については,Arakawa型と回転型を考慮し,チャネル流上半分にArakawa型を,下半分に回転型を適用できるようにした.第2段階では,このコードを,レイノルズ数=180で128^3の格子点数によるDNSに適用し,チャネル上半分では乱流状態が維持されるのにたいし,下半分では乱流の層流化が起きることを示し,過去の報告を確認した.この計算において,剪断レイノルズ応力の収支式のバランスを検討した結果,このバランスは,チャネル流をスパン方向軸まわりに回転した時,安定側で見出されるバランスに相似であり,回転型の打切り誤差の分布は,コリオリ力により生じる項と近い分布をしていることがわかった.この打切り誤差は,非線形k-εモデルで用いられている乱流強度の非等方表現に相当することを誤差解析から示し,層流化の原因を明確にした.但,打切り誤差による分布は,y_+〜15付近に集中しており,回転数として比較した場合,平均としての回転数を同じ値に設定した回転チャネルよりもより効果的な層流化が起きるので,回転効果の集中化により効率的な層流化・乱流制御が図れるものと考えられ,新手法の提案が期待される.これは今後の課題とした.このデータベースを,層流化過程にあるチャネル流におけるLES乱流モデルの検証に利用した。

作为第一步，使用傅立叶扩展和一定程度的方法创建了不可压缩通道流中的直接数字。差异方法用于垂直于壁的方向（y），但使用了二次和二次精度的不等间隔差异方法。为了近似Navier-Stokes方程中的非线性项，考虑了Arakawa类型和旋转类型，并将Arakawa类型应用于通道流的上半部分，并将旋转类型应用于下半部。在第二阶段，该代码应用于晶格点数为128^3的DNS，雷诺数= 180，并表明湍流状态保持在通道的上半部分，而湍流的层层化发生在下半部。，我们已经确认了过去的报告。在此计算中，我们研究了剪切雷诺应力平衡方程的平衡，发现此平衡与稳定侧的平衡相似，当时通道流围绕跨度方向轴旋转时，旋转截断误差的分布与Coriolis力产生的术语相似。从误差分析中，这种截断的误差对应于非线性K-ε模型中使用的湍流强度的各向异性表达，并阐明了层流的原因。但是，由于截断误差引起的分布集中在y_+至15左右，并且在将平均值设置为相同值的旋转速度时，旋转速度将旋转速度设置为相同。由于层流比旋转通道更有效，因此可以认为可以实现旋转效应，有效的层流和湍流控制，并且预计将提出一种新方法。这是未来的挑战。此数据库可用于验证层流中LES湍流模型的层次流动过程中的LES湍流模型。