振動格子乱流の渦構造に及ぼす回転効果の数値解析
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概要
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The understanding of the turbulence subjected to system rotation is an important topic in engineering, industrial, and geophysical applications. As one of the fundamental studies of the rotating turbulence, the oscillating grid turbulence subjected to system rotation has been carried out mainly by flow visualization so far. Recently, the secondary conservative finite difference method for flows on moving grids has been developed as a promising method for unsteady turbulence simulations. In this study, we have carried out the direct numerical simulation (DNS) of the oscillating grid turbulence subjected to system rotation using the finite difference method. Then, the effect of the rotation on the turbulent flow is examined by using the flow visualization of vortex structures and computed turbulence statistics. Three-dimensional vortex structures appear near the oscillating grid in both the stationary and rotating systems. In the stationary system, irregular vortex shedding is observed away from the three-dimensional vortex region. On the other hand, quasi-two-dimensional vortex structure is formed above the three-dimensional vortex region in the rotating system. In addition, velocity fluctuation intensity in the stationary system decays monotonically as the distance from the oscillating grid, while the decay in the rotating system is suppressed in the region where quasi-two-dimensional vortex structures are present. The Taylor microscale elucidates quantitatively the transition of vortex structure in the rotating flow.
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