報告書番号

N05009

タイトル（和文）

複雑地形上における密度成層乱流の数値解析

タイトル（英文）

Numerical simulation of density-stratified turbulent flow over complex terrain

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

複雑地形上における密度成層乱流を予測するため，低マッハ数近似に基づくLES（ラージ・エディ・シミュレーション）コードを開発した．複雑地形のモデルケースとして波状壁面を選定した．4つの格子解像度における本計算結果を数値実験データと比較し，安定成層流におけるサブグリッドスケールモデルの格子依存性は，中立成層のものよりも大きくなることが明らかとなった．ただし，十分に細かい格子系での計算結果は実験結果と良く一致し，本解析コードが高い性能を有することが確認された．流れが安定成層状態となっても，波状壁面近傍における流れのパターンや瞬時の乱流構造は大きく変化しないが，乱流強度は波状壁と流路中央との間で著しく減少した．乱流エネルギ収支とレイノルズ応力収支から，安定成層化によって，壁面から離れた領域ではレイノルズ法線応力間のエネルギ輸送が活発化し，壁面近傍では乱れの空間輸送が抑制されることが示唆された．

概要 （英文）

The large eddy simulation code based on the low-mach-number approximation was developed for predicting density-stratified turbulent flows over complex terrain. A wavy wall was chosen as a model case of complex surface. The numerical results at four grid resolutions were compared with existing data of numerical experiments, and revealed that the grid dependency of the sub-grid scale model in stable stratified flow is quite larger than that in neutral flow. The result at sufficiently fine grid resolution, however, agreed well with experimental data, showing the high performance of the simulation code. Flow becoming stable-stratified, the flow pattern and the instantaneous turbulent structures near the wavy wall did not remarkably changed, whereas the intensity of turbulence was considerably decreased between the wavy wall and the center of the channel. The budgets of turbulent energy and Reynolds stresses suggested that energy transports between Reynolds normal stresses are activated far from the wavy wall under stable stratification, and spatial transports of turbulence are suppressed near the wall.

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