ヘリカル分解を用いた減衰乱流中の渦層-渦管遷移の研究

阻尼湍流中涡层-涡管转变的螺旋分解研究

• 批准号: 08740344
• 负责人: 岸場 清悟
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740344/
• 关键词: ヘリカル分解; 等分乱流; 渦管; コヒーレント構造

等方減衰乱流中の渦層-渦管遷移の素過程の様子を明らかにするために,疑似的な渦層として初期条件に剪断流を採り入れて3次元ナヴィエ=ストークス方程式の数値シミュレーションを実行し,これによって得られた渦度場のヘリカル分解による可視化を試みた。このようにモデル化された渦層-渦管遷移についても,等方乱流における従来のシミュレーションと同様のヘリカル分解領域の移動と入れ替わりを観測した。これにより渦層-渦管遷移におけるコヒーレント構造の引き延ばしと巻きあがりとの関係を,ヘリカル分解領域の空間分布の時間変化と関連づけることができた。さらに圧力勾配テンソルの固有値の最小値に対応する固有ベクトルを圧力極小点からトレースすることにより渦管の軸を同定することを試みた。これをヘリカル分解領域の時間変化の様子と重ねて可視化することにより渦管の形成過程をその軸の発生・成長の過程として記述した。なお,以上により得られたシミュレーションデータを用いてヘリカル分解領域の可視化アニメーションを作成し,それにより遷移過程について新たな知見を得ることも本研究において予定していたが,これは達成できなかった。さらに研究作業の継続が必要である。

为了阐明各向同性阻尼湍流中涡层-涡管转变的基本过程，我们尝试在初始条件下引入剪切流作为伪涡层，对三维Navier-Stokes方程进行数值模拟。通过螺旋分解可视化产生的涡度场。对于以这种方式建模的涡层-涡管转变，我们观察到螺旋分解区域的移动和替换，类似于各向同性湍流的常规模拟。结果，我们能够将涡流层-涡管过渡处的相干结构的拉伸和卷曲之间的关系与螺旋分解区域的空间分布的时间变化联系起来。此外，我们尝试通过从压力最小点追踪压力梯度张量的最小特征值对应的特征向量来识别涡流管的轴线。通过将其随着时间的推移以及螺旋分解区域的时间变化进行可视化，我们将涡管的形成过程描述为其轴的产生和生长的过程。在本研究中，我们计划利用上面获得的模拟数据创建螺旋分解区域的可视化动画，从而获得有关过渡过程的新知识，但这并没有实现。进一步的研究工作需要继续进行。