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．

这项研究的目的是理解和模拟多孔材料界面处的湍流现象。今年，我们使用了多孔材料通道的直接数值分析数据，其中通道的下半部分衬有多孔材料我们阐明了流动涡流结构并考虑了湍流传输机制。特别是，为了研究多孔材料的渗透率对湍流输运的影响，将分析结果与与多孔材料具有相同表面结构的粗糙表面湍流的分析数据进行了比较。使用获得的数据，我们评估了体积-雷诺平均湍流方程中出现的每个湍流相关项。结果表明，多孔体界面上产生的湍流通过湍流和压力扩散项传递到多孔体内部，尤其是通过压力扩散项传递到多孔体深处．．此外，我们评估了色散相关项的生成项，并获得了构建预测这些相关项的湍流模型的重要知识。此外，通过检查湍流涡流结构，我们发现由开尔文-亥姆霍兹不稳定性引起的大规模压力波出现在多孔界面处，增强了湍流。此外，发现当该压力波到达多孔体的深部时，在多孔体内部输送紊流。此外，虽然讨论是基于各向同性多孔体，但为了构建更通用的模型，有必要研究各种多孔体结构对周围湍流流场的影响。因此，今年我们还分析了渗透率各向异性的多孔材料。结果发现，垂直于壁面方向的渗透率不会影响周围的流动，但在主流方向具有渗透率的多孔材料上，由K-H不稳定性引起的压力波得以维持并产生强烈的湍流。

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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西山悠大，西野和希，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