乱流輸送現象のモデリングと数値解析法

湍流输运现象的建模和数值分析

基本信息

批准号：
63613002
负责人：
小林敏雄
金额：
$ 4.67万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至 1989
项目状态：
已结题

项目摘要

複雑乱流場の数値解析において、(1)従来経験的になされてきたモデリングを統計理論の側面から見直し、それによってk-εモデル非等方化およびLarge Eddy Simulation(LES)におけるSubgrid乱流モデルの普遍化を図ること、(2)現象を複雑化させる循環流、旋回流、剪断混合層、分散相の存在、電導性、相変化現象などと乱流との相互干渉を記述することのできる適切なモデルの提案および(3)精度の高い実験結果との比較によるモデル検証を共通のテーマとして総合的に研究を進めた。各分担課題の主な成果は次のとおりである。課題1の乱流の統計理論とモデリングにおいては2スケールくり込み理論により導出されたMHD3方程式モデルを逆転磁場ピンチによるプラズマ閉じ込めに適用しこのモデルの効果を確認した。更に、低磁気レイノズル数MHD2方程式モデルを提案し平行平板間乱流を例にとってその有効性を示した。課題2の複雑乱流モデリングと数値解析では、低レイノルズ数型k-ε乱流モデルの有効性を示した。更に、LESのSubgrid乱流モデルとしてBardinaモデルを導入、これが高次の乱流量の評価に有効であることを示した。課題3の複雑乱流における乱流輸送現象のモデリングと数値解析においては噴霧流のモデリングにおいて剪断流の噴霧粒子の揚力および各相の間の速度トリップを考慮するモデルを提案した。更に吹出しを伴なうダクト内乱流に関する詳細な実験解析により流れの層流化現象と乱流組織構造の独自性を見出した。課題4の乱流燃焼のモデリングと数値予測においては、流速の異なる2つの予混合気流の境界に置かれたパイロット火炎中に不活性ガスを添加した場合の混合過程を観察し、火炎による混合の抑制が存在することを明らかにし、この結果を弱い乱れ場にみられるしわ状層流火炎に対するモデリングに活用した。

In the numerical analysis of complex turbulent fields, we conducted comprehensive research on (1) reviewing the empirical modeling from the perspective of statistical theory, thereby deisotroizing k-ε model and universalizing the Subgrid turbulent model in Large Eddy Simulation (LES), (2) proposing appropriate models that can describe mutual interference between turbulent flows and circulating flows, swirling flows, shear mixed layers, the presence of dispersed相位，电导率，相变现象以及（3）通过将模型与高度准确的实验结果进行比较来验证模型。每个部门任务的主要结果如下：在任务1中的统计理论和湍流的建模中，由于倒置磁场的倒置磁场，将源自两个尺度重新归一化理论得出的MHD3方程模型应用于等离子体限制，以确认该模型的效果。此外，我们提出了一个低磁性雷诺说明MHD2方程模型，并通过以平行板之间的湍流为例证明了其有效性。任务2的复杂湍流建模和数值分析证明了低雷诺数型K-ε湍流模型的有效性。此外，将Bardina模型引入了LES的亚网格湍流模型，表明这有效评估了高阶湍流率。在任务3中复杂湍流中湍流转运现象的建模和数值分析中，提出了一个模型，该模型考虑了剪切流动喷雾颗粒的提升力以及在喷雾流的建模中的每个阶段之间的速度跳闸。此外，发现了伴随气流的管道中的湍流的详细实验分析，并具有流动流动和湍流结构的独特性。在任务4中湍流燃烧的建模和数值预测中，我们观察到当将惰性气体添加到两个以不同流速的预将空气流量之间的飞行员火焰中添加到一个飞行员火焰中时的混合过程，并揭示了通过火焰抑制混合的抑制，并将这种结果抑制了这种结果，并将其用于抗皱的Laminar Flaminar Flaminar Flameflace terlyarterty billaminar Flamess中的模型。