多孔体内における二重平均系の乱流熱輸送モデリングに関する研究

多孔体双平均系统湍流传热建模研究

基本信息

批准号：
14J10154
负责人：
桑田祐丞
金额：
$ 1.96万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では多孔体界面乱流の現象理解・モデル化を目的としており，当該年度ではこれまで行ってきたチャネルの下半分を多孔体で敷き詰めた多孔体チャネルの直接数値解析データを用いて，乱流渦構造の解明・乱流輸送メカニズムについて考察を行った．特に，多孔体の透過性が乱流輸送に与える影響について調べたるために，解析結果は多孔体と同じ表面構造を持つ粗面乱流の解析データと比較した．得られたデータを用いて，体積・レイノルズ平均乱流方程式に現れる各乱流相関項の評価を行った．その結果，多孔体界面上で生成された乱れは多孔体内部には乱流・圧力拡散項によって輸送されており，多孔体深部には特に圧力拡散項によって輸送されていることが明らかになった．さらに，分散相関項の生成項の評価を行い，これらの相関項を予測する乱流モデルを構築する上で重要な知見を得ることができた．さらに，乱流渦構造を調べると，多孔体界面ではKelvin-Helmholtz不安定性に起因する大規模な圧力波が現れ，乱流を強化していることが分かった．さらにこの圧力波が多孔体深部に到達することで乱流が多孔体内部に輸送されることが分かった．また，これまで等方的な多孔体において議論を行ってきたが，より汎用的なモデルを構築するためには様々な多孔体構造が周囲の乱流場に与える影響を調べる必要がある．そのため本年度は非等方的な透過性を持つ多孔体においても解析を行った．その結果，壁面垂直方向の透過性は周囲の流れに影響を及ぼさないが，主流方向に透過性を持つ多孔体上ではK-H不安定性に起因する圧力波が維持され強い乱れを生じることが分かった．

这项研究旨在理解和模拟多孔身体界面湍流的现象，今年，我们使用了迄今为止在迄今为止进行的多孔身体通道的直接数值分析数据研究了湍流涡流结构和湍流传输的机制，这些数据已经进行了，这些数据已在迄今为止进行，下半频道覆盖了多孔的身体。特别是，为了研究多孔物体对湍流转运的渗透性的影响，将分析结果与粗糙表面湍流的分析数据进行了比较，该数据的表面结构与多孔物体具有相同的表面结构。使用所获得的数据，我们评估了出现在平均湍流方程中的每个湍流相关项。结果，揭示了在多孔身体界面上产生的湍流通过湍流和压力扩散项在多孔体内运输，尤其是通过在多孔体深部的压力扩散项。此外，我们能够评估分散相关术语的生成术语，并在构建预测这些相关项的湍流模型中获得重要见解。此外，在检查湍流的涡旋结构时，发现由开尔文 - 霍尔莫尔兹不稳定性引起的大规模压力波出现在多孔的身体界面处，从而增强了湍流。此外，发现这种压力波到达多孔身体的深部时，湍流就会在多孔体内运输。此外，尽管到目前为止已经对各向同性多孔物体进行了讨论，以构建一个更通用的模型，但有必要研究各种多孔人体结构对周围湍流场的影响。因此，今年我们还用各向异性渗透性分析了多孔物体。结果，发现壁的垂直方向上的渗透性不会影响周围的流动，而是在主流方向渗透的多孔体上，维持K-H不稳定引起的压力波，从而导致强大的湍流。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

微視的多孔体内乱流シミュレーションに基づく乱流モデルの構築

基于微观多孔体湍流模拟的湍流模型构建

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Kuwata;K. Suga,;桑田祐丞，須賀一彦
通讯作者：
桑田祐丞，須賀一彦

Imbalance-correction grid-refinement method for lattice Boltzmann flow simulations

DOI：
10.1016/j.jcp.2016.02.008
发表时间：
2016-04
期刊：
J. Comput. Phys.
影响因子：
0
作者：
Y. Kuwata;K. Suga
通讯作者：
Y. Kuwata;K. Suga

A new multi-block-LBM scheme for turbulent flow simulations

一种用于湍流模拟的新多块 LBM 方案

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Kuwata;K. Suga
通讯作者：
K. Suga

三次元モデル多孔体内の共役熱流動LESによる乱流及び分散熱流束項のモデル化に関する検討

三维模型多孔体中使用共轭热力学 LES 进行湍流和分布热通量项建模的研究

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Kuwata;K. Suga and Y.Sakurai;Yuki Watanabe;近末竜，桑田祐丞，須賀一彦
通讯作者：
近末竜，桑田祐丞，須賀一彦

子ボルツマン法を用いたラージ・エディ・シミュレーションによる正方形角柱群内熱流動の解析

使用子玻尔兹曼法通过大涡模拟分析一组方棱镜内的热流

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Kuwata;K. Suga,;桑田祐丞，須賀一彦;桜井洋太，桑田祐丞，須賀一彦
通讯作者：
桜井洋太，桑田祐丞，須賀一彦

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通讯作者：
桑田祐丞，津田航志，須賀一彦