軸流を伴う円柱渦の崩壊とその渦構造について
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概要
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軸流を伴う円柱渦と乱流場との相互作用に伴う渦構造変化を解析した。解析のために行った直接数値シミュレーション(DNS)では、円柱渦としてq-vortexを、周辺乱流場としてDNSで作成した減衰一様等方性乱流場を用いた。シミュレーション結果では複雑な渦構造が円柱渦の周辺に形成されたため、可視化手法を用いて観察した。q-vortexについての詳細な理論解析(Mayer and Powell, J. Fluid Mech. vol.245)をもとに、スワールパラメータqを次の二つに設定した：q=-1.5と-0.45。線形増幅率がほぼゼロであるq=-1.5の場合、軸流のないLamb-Oseen渦の場合とよく似た構造が観察された。この構造は竜巻などに類似したものであった。一方、線形増幅率が最大であるq=-0.45の場合、はじめに線形不安定モードの増幅によるヘリカル構造が形成され、その後に渦構造は突発的に崩壊した。
- 日本学術会議 「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」の論文
日本学術会議 「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」 | 論文
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