層流-乱流遷移領域における流れのための改良された異方性分解サブグリッドスケールモデル【Powered by NICT】

Inagaki Masahide; Abe Ken-ichi

文献

J-GLOBAL ID：201702227054272747 整理番号：17A0880956

層流-乱流遷移領域における流れのための改良された異方性分解サブグリッドスケールモデル【Powered by NICT】

An improved anisotropy-resolving subgrid-scale model for flows in laminar-turbulent transition region

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資料名：
巻： 64 ページ： 137-152 発行年： 2017年
JST資料番号： D0599B ISSN： 0142-727X 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

等方渦粘性モデルとスケール類似モデルを組み合わせた混合サブグリッドスケール(SGS)モデルのいくつかのタイプは,壁乱流の予測におけるラージエディシミュレーション(LES)の精度を効果的に改善するのに用いることができる。阿部(2013)は最近,スケール類似項により誘起された格子スケール(GS)とSGS成分間のエネルギー移動を防止するユニークな方法を介してその計算の安定性を維持する安定化混合モデルを提案した。同時に,このモデルはSGS応力の異方性をうまく予測することができるので,特に粗い格子分解能で,予測性能は他の混合モデルと比較して顕著に改善した。しかし,安定化異方性分解SGSモデルはSGS乱流エネルギー,k_SGSの輸送方程式,k_SGSの平方根に比例する生成項を含んでいるので,層流と乱流の両領域を持つ流れへの適用性がそれほど高くない。これは,このような生成項はk_SGSを引き起こす自己再現するためである。その結果,このモデルによって予測された層流-乱流遷移領域はk_SGSの流入または初期条件に依存する。これらの問題を解決するために,本研究では,稲垣ら(2005)によって提案された混合時間スケール(MTS)SGSモデルは,等方性渦粘性部分とk_SGS輸送方程式中の生成項として安定化された混合モデルに導入した。MTSモデルでは,SGS乱流エネルギー,k_es,瞬間的な流れ場をフィルタリングすることによって推定を用いた。層流領域におけるそれ自身によるゼロk_esアプローチので,従来k_SGS輸送方程式モデルを用いることによって引き起こされる自己再生特性をこの修正モデルでは除去される。,この修飾は層流と乱流の両領域を持つ流れへのモデルの適用性を高めることが期待される。モデルの性能は,異なるReynolds数をもつ平面チャネル流とバックステップ流で試験した。結果は,提案したモデルは,層流条件下で放物型速度分布を予測することに成功し,また乱流状態に対して阿部(2013)による非修飾モデルと同程度に格子解像度への依存度を減らすことを示した。さらに,本モデルは遷移Reynolds数で有効であることを示した。さらに,本モデルは,種々の格子解像度下のバックステップ流のための正確な結果を提供することに成功した。このように,提案したモデルは,層流,遷移流,および乱流に適用可能な洗練された異方性分解SGSモデルであると考えられている。Copyright 2017 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【Powered by NICT】

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著者キーワード (4件)： , , ,

層流,乱流,境界層 , 流体動力学一般

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