乱流の素過程と渦構造の形成

湍流的基本过程和涡结构的形成

基本信息

批准号：
05240211
负责人：
大木谷耕司
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.一様等方性減衰乱流のシミュレーション。渦管、渦層などの局在渦構造のモデル化のために、構造間の相互作用の局所性を定量的に評価した。"しゃへいされたストレイン"を用いて渦度生成項、エネルギー散逸項について局所度関数を定義しデータベースを解析したところ、渦管間の相互作用の有効距離はTaylorのマイクロスケールの程度であることがわかった。この結果を、Tennekesの乱流モデルと関係付けて議論した。また、ヘリカル分解法による渦度場の観察から、渦層から渦管への遷移過程は右巻-左巻の成分の相互作用によって引き起こされることを見い出し、完成した渦管の周囲の(dipoleをなす)高エネルギー散逸領域が、各旋回成分と対応していることをつきとめた。2.3次元ポアゾイユ流の直接シミュレーションコードの開発。数値スキームは基本的にはKimらと同じ手法であるが、モード数を有効に使うため、aliasing項を取り除く際ずらした格子点を用いた。この結果、ミニマル流に対してFACOM-VP2600でおよそ100時間程度で定常な統計量が得られることが見積もりができた。臨界を超えたレイノルズ数において予想される非線形平衡解に落ちつくことを確かめ、亜臨界レイノルズ数でミニマル流を得ることを試みている。現在まで、運動量や応力の時間発展、特に壁方向に対する輸送を調べた。今後は、渦運動等との相関なども調べる予定である。3.曲がり管内流のシミュレーション。円形断面の曲がり管の定常解を求めた。これまでの研究では曲率の小さな場合に限った研究が行われてきたが、本研究では理論的に可能なすべての曲率に対して解を求め、4渦解の存在範囲を特定することができた。これに続いて捩率の影響を考慮して定常解を求める研究を行った。その結果新しい知見として、捩率のある値に対して管断面流量が最小値を取ることが判明した。さらに曲板管の流れに対して分岐理論による研究が進行中である。

1。模拟均匀的各向同性阻尼湍流。为了对局部涡流结构（例如涡流管，涡流层等）进行建模，定量评估了结构之间相互作用的位置。使用“散射菌株”，定义了用于涡度产生和耗能项的局部函数，并分析了数据库，发现涡流之间相互作用的有效距离是泰勒的显微镜的程度。讨论了与Tennekes的湍流模型有关的结果。此外，从使用螺旋分解对涡度场的观察中，发现从涡度层到涡流管的过渡过程是由右左左组件的相互作用引起的，并且围绕完成的涡流管周围的高能量耗散区域对应于每个滚动管。 2。以3D Poiseuil风格开发直接模拟代码。数值方案基本上与Kim等人基本相同，但是为了有效地使用模式的数量，我们使用了移动的晶格点来删除混叠项。结果，据估计，可以在大约100小时内使用FACOM-VP2600获得稳定的统计数据。我们试图通过验证雷诺数下的预测的非线性平衡解决方案来获得使用亚临界雷诺数的最小流量。迄今为止，我们已经调查了动量和压力的时间演变，尤其是沿壁的方向运输。将来，我们计划研究与涡旋运动等相关性。3。弯曲管中的流量模拟。确定了具有圆形横截面的弯曲管的稳态溶液。先前的研究仅是针对曲率较小的情况，但是在这项研究中，发现了所有理论上可能的曲率的溶液，并且可以确定四种涡流溶液的存在范围。随后是一项研究，以考虑扭转性的影响，以找到稳态的溶液。结果，发现作为一个新发现，管道横截面流速为一定的扭转值的最小值。此外，目前在弯曲板管的流动方面正在进行分叉理论研究。