生産研究 1996年2月号 生産研究 1996年2月号小林 光、村上 周三、持田 灯、カイスD.スクワイ ヤーズ
２次元角柱周りの渦放出流れをLagrangian Dynamic SGS (LDSGS)モデルを用いたLESによって解析した。従来のDynamic Modelによる解析の多くはチャンネルなど比較的単純な流れを対象としていた。これらの解析では折嘉亊に同定されるモデル係数が負値をとることによる計算の不安定を避けるため、流れの一様な方向にモデル係数を平均し、計算の安定化を図る工夫が多く行われる。これに対してLDSGSは流跡線の上流に遡ってモデル係数を平均し安定化を図る手法で、角柱周りのような一様な方向の存在しない流れ場にDyna micタイプのSGSモデルを適用する際に有効な手法の一つである。本稿ではLDSGSが計算安定性精度の両面から優れたモデルであることをDynamic Smagorinsky Model、Dynamic Mixed Model等との比較より確認した結果を示す。
岡本 正芳
Smagorinsky モデルはそのモデル定数が各種流れ場に依存するという問題点が広く知られている。この問題点がSmagorinsky モデルが有する非定常性の欠如に起因するものと考え、乱流統計理論の２スケール直接相関近似（ＴＳＤＩＡ）を用いて、非定常性の効果を考慮した０方程式型の非平衡ＳＧＳモデルを導出する。さらにMixing Layer、チャンネル流、一様減衰流の３つの流れ場でこのモデルを用いたLarge Eddy Simulation を実行し、改良および問題点を議論する。
持田灯、村上周三、近藤宏ニ、土谷学
標準ｋ−εモデルのレイノルズ応力等の渦粘性近似自体に改良を加え、渦動粘性係数を渦度と変形速度の関数として与える新しいモデル（MMKモデル）を考案し、低層建物まわりの流れに適用した。MMKモデルを用いた解析結果は、標準ｋ−εモデルに比べて実験との対応が格段に向上した。
加藤 信介、 義江 龍一郎
本研究は火災時の煙流動のように密度変化が大きく，流体の非圧縮性を仮定することの難しい大きな温度差のある流れ場をＣＦＤにより解析し，実験との比較によりその妥当性を検証することを目的とする．本報では，モデル火災室内の高温自然対流をＬＤＶ等を用いて詳細に測定した結果と，浮力ダンピング効果を考慮した低Re数型圧縮性k-εモデルによる３次元乱流数値シミュレーション結果を比較検討する．
村上 周三、持田 灯、金 相 、大岡 龍三
Mellor-Yamadaの大気乱流喘湶を用いて局地風を中心とした関東地方の速度場・温度場を解析した結果を示す。本研究では都市化の効果を調べるために、現状の土地利用状況を考慮した場合と、都心まで全て緑地であると仮定した場合の2つの弘
近藤宏二、村上周三、持田 灯
LESの流入境界で、目標とする空間相関や乱れ強さを満たす風速変動（流入変動風）をいかに再現するかは、CFD研究の中で最も重要な未解決の問題の一つである。本論文では、流入境界でパワースペクトル密度、クロススペクトル密度をターゲットとして規定し、モンテカルロ法に基づく星谷の方法を用いて、周波数領域で流入変動風を作成した。さらに、作成した風速波形をShiraniらの方法に準じて連続式を満たすように変換した。また、作成した流入変動風をG.Comte-Bellotらが測定した減衰する等方性乱流の予測に対するLE Sの流入境界条件として用い、その適用性を検証した。
小垣 哲也、小林 敏雄、谷口 伸行
本研究は，角柱周りの流れのLES計算に対するメッシュ依存性について調査するため，計算方法，SGSモデルを変えずに，解像度の異なる３つの計算格子を使用して計算を行った．また，本研究では対流項の差分スキームとして３時精度風上差分(QUICK)を使用しているため，人工的数値粘性の付加の影響についても調べた．その結果，QUICKの人工粘性項は角柱前縁付近における数値振動の発生を効果的に抑制する反面，後流域においてSGSモデルの乱流渦粘性拡散項よりも大きくなることがわかった．また，スパン方向の格子点数が後流の構造に影響を与えることがわかった．
坪倉 誠、小林敏雄、谷口伸行、大島まり
有限要素法により平行平板間乱流のLES解析をおこなった。LESにおける格子依存性を調べ、有限要素法のLESにおける利点を示すために２種類の格子を用いた。一つは構造格子であり、もう一つは流れ場のスパン方向の格子数を変化させた非構造格子である。解析は壁面摩擦速度とチャネル幅で無次元化したレイノルズ数で360である。非構造格子を用いた場合、構造格子と比較していくつかの改善点がみられた。
鬼頭幸三、小林敏雄、谷口伸行
本報では代表的な低レイノルズ数ｋーεモデル３種、すなわちLaunder-Sharmaモデル、明・笠木モデル、安倍・長野・近藤モデルをバックステップ流れの付着点付近の流れ場に適用し、笠木らの実験値との比較、ゾーナルアプローチの適用面等から考察を加えている。また数値解の精度に及ぼすεの境界条件の影響もあわせて調べている。
In this report, three typical low-Reynolds number versions ofk-εmodels, i.e., Launder-Sharma, Myon-Kasagi and Abe-Nagano-Kondohmodels are examined in the near-wall region of the re-attachment pointin the flow field of backward- facing step, and compared with theexperimental data by Kasagi in terms of zonal approaching. Theeffects of boundary conditions for ε on the accuracy of computationalresults are also investigated.
半場 藤弘
圧縮性乱流の密度・膨張相関を調べるために直接数値計算を行った。擬スペクトル法を用いた一様等方流の計算に適切な外力を導入し、一方向について非一様で他の二方向について一様な定常乱流場を計算した。平面と時間について平均をとり種々の乱流統計量を求めた。その結果、圧力・膨張相関の分布と密度・膨張相関の分布が類似していることや、密度分散の収支式で密度・膨張相関項が重要なことがわかった。密度・膨張相関のモデルとして平均速度勾配の２乗の項または圧縮性の散逸率の項を含む２つのモデルについて考察した。
A direct numerical simulation is carried out to investigatedensity-dilatation correlation in compressible turbulence. An externalforce is introduced to simul ate a steady turbulent field that isinhomogeneous in one direction and homogene ous in the other twodirections. An average over the homogeneous plane and over a time istake to obtain statistical quantities. The density-dilatation shows asimilar profile to the pressure-dilatation term and the value of thedensity-dil atation is dominant in the balance of the densityvariance. Two type of its mode ling are investigated; they include thesquare of velocity gradient and the dila tation dissipation,respectively.
In this paper, we analyzed flow past 2D square cylinder by LESusing Lagrangian Dynamic SGS model (LDSGS). LDSGS is one of effectivestabilizing method for Dyna mic type SGS model. At first, we show theprinciple of LDSGS. (LDSGS stabilize t he distribution of modelcoefficient C by averaging it along with flow trajector y.) Afterthat, we show some comparisons of results between 2 LDSGS cases with different time coefficients and static smagorinsky and Lilly typedynamic smagori nsky cases. LDSGS with suitable time coefficientestimates flow correctly and it contribute to calculation stability.
Akashi Mochida, Shuzo Murakami, Koji Kondo and Manabu Tuchiya
Accuracy of a new ｋ−ε model ( MMK model ) proposed by thepresent authors was examined by comparing predicted results by MMKmodel with those of the standard ｋ−ε model and wind tunneltests. It was confirmed that the applicability of MMK model for thecomplex turbulent flow around a bluff body is quite well from theviewpoint of engineering applications.
Shinsuke KATO, Ryuichiro YOSHIE
The purpose of this study is to verify the accuracy ofnumerical simulations of turbulent flows with significant densityvariation caused by large temperature variation. The phenomena ofsmoke movement within a building on fire correspond to such flow andtemperature fields.
In this report, natural convection in a model fire room isnumerically simulated and the results are compared with theexperiments conducted by the present authors. Low-Reynolds number k-ε model with variable density which considers the buoyancy dumpingeffects of the vertical turbulent flux is used for the simulation. Theresults of the numerical simulation agree well with those of theexperiments.
Velocity and temperature fields over the Kanto plane werepredicted by the turbu lence model for geophysical flow problemsdeveloped by Mellor and Yamada. Two cases of numerical predictionswere carried out in order to examine the effects of land-use conditions on the local climate. The diurnal variation of the flowfields waspredicted imposing th e typical meteorological conditions at the endof July as boundary conditions. The results of numerical predictionswere compared with measured data.
A generation method of velocity fluctuations for an inflow boundary condition (inflow turbulence) of LES with prescribed spatial correlation and turbulence intensity is one of the most important unresolved issues in the research of CFD. In this paper, the inflow turbulence was generated in frequency domain by means of Hoshiya's method based on the Monte-Carlo simulation considering power spectral density and cross spectral density as targets. Furthermore, generated inflow turbulence was modified to satisfy the continuity equation based on the Shirani's method. Generated velocity fluctuations were used as the inflow boundary condition of LES for predicting the decaying isotropic turbulence given from the experiment by G.Comte- Bellot and S.Corrsin.