エネルギースペクトルの高波数成分に着目したＬＥＳの格子依存性低減メカニズムの解明

重点关注能谱高波数分量阐明 LES 晶格依赖性降低机制

• 批准号: 22K12062
• 负责人: 安倍 賢一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12062/
• 关键词: 乱流; ラージ・エディ・シミュレーション; サブグリッドスケールモデル; エネルギースペクトル; 計算科学; 数値流体力学; 格子依存性

非等方SGSモデルで用いるBardinaモデルや修正レナード応力モデルをはじめとする種々のスケール相似則モデルについて，高精度LESデータを用いたアプリオリテストにより詳細な検討を行った．高精度LESデータにフィルタリングを施すことにより，乱れのエネルギースペクトルに着目したSGSモデルの詳細な考察を行い，幾つかの代表的なスケール相似則モデルによるSGS応力が運動量輸送に及ぼす影響について調査を行った．エネルギースペクトルを比較することにより，本研究の主題である「SGSアノーマリー」が発生していることを改めて確認した．さらに，渦度の輸送方程式を利用したエンストロフィの流れ方向成分に相当する量の輸送方程式に着目し，SGS応力の渦度輸送に関する効果を詳細に調査した．今回調査したトップハットフィルターでは，低波数側の影響がSGS応力の統計値に強く現れるため，渦の輸送に関するSGS応力の項については，正解値との相関は修正レナード応力モデルの方がBardinaモデルよりも高いことがわかり，やはり「SGSアノーマリー」が発生していることを確認した．今年度は時間的な制約からトップハットフィルターのみの評価にとどまったが，今後はシャープカットオフフィルターについても検討を行う．これは，単に複数のフィルタリングを試すということではなく，シャープカットオフフィルターは低波数側の影響を低下させることができるため，トップハットフィルターとは異なる傾向が得られる可能性があると考えている．

通过使用高精度LES数据的先验测试，详细研究了各向异性SGS模型中使用的各种尺度相似模型，包括Bardina模型和修正的Lennard应力模型。通过对高精度LES数据进行滤波，我们对湍流能谱的SGS模型进行了详细研究，并利用几种具有代表性的尺度相似模型研究了SGS应力对动量输运的影响。通过比较能谱，我们再次确认了本次研究对象的“SGS异常”的发生。此外，我们还利用涡度传递方程关注相当于熵流向分量的传递方程，并详细研究了SGS应力对涡度传递的影响。在本次研究的顶帽滤波器中，低波数侧的影响强烈地出现在SGS应力的统计值中，因此对于与涡流输运相关的SGS应力项，与正确值的相关性较好与Bardina 模型相比，修正的Lennard 应力模型发现SGS 异常仍然发生。今年，由于时间限制，我们只评估了顶帽滤波器，但将来我们也会考虑锐截止滤波器。我们认为这并不意味着简单地尝试多个滤波器，而是锐截止滤波器可以减少低波数的影响，因此它可能会产生与顶帽滤波器不同的趋势。