乱流の一点完結モデル

湍流的单点模型

基本信息

  • 批准号:
    05240104
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45.5万
  • 依托单位:
  • 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:
    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

本研究においてはダイレクトシミュレーション(DNS)の情報、高精度のラージエディシミュレーション(LES)によるデータベースあるいは高精度実験データベースを利用して一点完結モデルを再構築し,新たなモデルを提案,検証することを目的として,9課題を7人で担当した。提案されたモデルはk-εモデル,代数応力モデル,応力方程式モデルおよびLESのサブグリッド(SGS)モデルに及び,これらのモデルを従来より複雑な,あるいは複合的乱流場に適用してモデルの検証を行った.さらに,提案された幾つかのモデルを正方形柱まわりの流れ場に適用し、各モデルの特徴を検証した。小尾はレイノルズ応力の乱流輸送に支配的な三次モーメントの輸送方程式のバランスに着目した代数応力モデルを開発しそのモデルを自由混合層の乱流場に適用し,提案したモデルの評価を行った。また,併せて,高精度計算に際して生じる数値解析上の不安定性を抑制する方策,境界条件の設定方法の提案を行った。山本は乱流の時間スケールを複数にすることによって,より普遍性の高いモデルを得るべく多重時間スケール応力方程式モデルを提案し,乱流噴流,逆圧力勾配乱流境界層に適用して,モデルの高い普遍性を検証した.小林は円筒座標系と一般座標系との複合LES計算方法を提案し,これを旋回乱流に適用するとともに非等方k-εモデルおよび代数応力モデルの検証を行った。河村は三次モーメントの輸送方程式のクロージャー問題を軽微な負荷で解決するモデルを提案し,これを2重円管内の曲率をもつ乱流場に適用し,乱流変動の3次相関に関する収支のデータを求めた.村上はk-εモデルおよび代数応力モデルを主体に浮力効果の組み込みを行い,浮力ダンピング下の低レイノルズ数流れに適用できるk-εモデルを提案するとともに,浮力効果を組み込んだLESを構成してモデルの評価を行った.河原は応力方程式モデル中の圧力-歪速度相関項に水面の効果を組み込んだモデルを提案するとともにエネルギー散逸率の輸送方程式における各項のモデルの見直しを行い,これを滑面および粗面上の開水路乱流,長方形断面の水路および2次元水面乱流において検証を行った。日野は植生効果を伴う乱流場を対象に,個々の葉や枝よりは大きな格子系において葉や枝の作り出す乱れエネルギーをLESの概念から導き,植生層内モデルを開発した.このモデルを強い日射条件下の建物まわり流れに適用するとともにフィールド実験と比較して適用性を検証した.さらに,小林,村上,河村は正方形柱体まわりの同一レイノルズ数乱流についてLESを構成して,SGSモデルの比較,計算手法の検証を試みた.
在本研究中,我们的目标是利用直接模拟(DNS)信息、高精度大涡模拟(LES)数据库或高精度实验数据库重建单点模型,并提出并验证新模型。目的,7个人负责9项任务。提出的模型包括k-ε模型、代数应力模型、应力方程模型和LES(SGS)模型的子网格,并且这些模型可以应用于更复杂或复杂的湍流场以改进模型。此外,将所提出的几个模型应用于方柱周围的流场,并验证了每个模型的特性。 Obi 开发了一种代数应力模型,重点关注在雷诺应力的湍流传递中占主导地位的立方矩的传递方程的平衡,并将该模型应用于自由混合层的湍流流场,并对所提出的模型进行了评估。此外,我们还提出了抑制高精度计算过程中出现的数值分析不稳定的措施以及边界条件的设置方法。 Yamamoto提出了多时间尺度应力方程模型,利用湍流的多时间尺度获得更通用的模型,并将其应用于湍流射流和反压力梯度湍流边界层,并发展了该模型的组合LES计算方法。利用圆柱坐标系和一般坐标系,将其应用于旋流湍流,验证了各向异性k-ε模型和代数应力模型。 Kawamura提出了解决小载荷下立方矩输运方程的闭合问题的模型,并将其应用于双圆管内具有曲率的湍流流场,得到了主要结合Murakami的湍流波动的立方相关性的平衡数据。将浮力效应引入k-ε模型和代数应力模型中,提出了适用于浮力阻尼下低雷诺数流动的k-ε模型。同时,通过构建包含浮力效应的LES来评估模型,Kawahara提出了将水面效应纳入应力方程模型中的压力-应变率相关项的模型,并且还提出了包含浮力效应的模型。我们回顾了方程中每一项的模型,并在光滑和粗糙表面、矩形横截面通道和双通道的明渠湍流中验证了它。三维水面湍流。针对伴随植被效应的湍流流场,日野从 LES 的概念中导出了比单个叶子和树枝更大的网格系统中树叶和树枝产生的湍流能量,并开发了植被层内的模型,并将其应用于流动。此外,Kobayashi、Murakami 和 Kawamura 针对方柱周围的相同雷诺数湍流构建了 LES,并使用 SGS 模型进行了尝试比较。并对计算方法进行验证。

项目成果

期刊论文数量(203)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.Yamamoto: "Investigation of Multiple-Time-Scale Reynolds Stress Model in Homogeneous Anisotropic Turbulence" Int. J. Heat and Fluid Flow. 16. 417-428 (1995)
M.Yamamoto:“均匀各向异性湍流中多时间尺度雷诺应力模型的研究”Int。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
日野 幹雄: "都市気候における植生の効果の数値シミュレーション" 第11回 生研NSTシンポジウム論文集. (1996)
Mikio Hino:“植被对城市气候影响的数值模拟”第 11 届 IIS NST 研讨会论文集(1996 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
日野 幹雄: "コンピューター・シミュレーションに対する評価の変遷-私とコンピューター・シミュレーション" 日本風工学会誌. 60. 2-6 (1994)
日野干雄:“计算机模拟评估的变化 - Me 和计算机模拟”日本风工程学会杂志 60. 2-6 (1994)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Dai: "Larg Eddy Simulation of Plane Turbulent Jet Flow Using a New Outflow Velocity Boundary Condition" JSME International Journal,Series B. 37. 242-253 (1994)
Y.Dai:“使用新的流出速度边界条件的平面湍流射流的大涡模拟”JSME 国际期刊,系列 B. 37. 242-253 (1994)
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
日野 幹雄: "水文研究者は何をやって来たか,そしてこれからなにをなすべきか" 水文・水資源学会雑誌. 9. 3-16 (1996)
日野干雄:“水文学研究人员取得了哪些成就以及未来应该做什么?”日本水文学会杂志 9. 3-16 (1996)。
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