報告書番号

N14011

タイトル（和文）

非定常風況解析のための流入乱流生成法（その1）－乱流長さスケールを調整できるリニアフォーシングの提案－

タイトル（英文）

An inflow turbulence generation method for unsteady wind simulations (Part 1) - Proposal of a linear forcing allowing adjustment of turbulence length scale -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

空間的に発達する乱流のラージエディシミュレーション（LES）において適切な流入境界条件を与える手段の一つとして，等方乱流生成手法の「リニアフォーシング」に注目し，リニアフォーシングを用いて乱流長さスケールを設定する手法を提案した．LESに対するリニアフォーシングの適用性および乱流長さ設定法の有効性について，等方・非等方乱流LESの結果を用いて評価した．結果として次のことが明らかとなった：(1)リニアフォーシングで生成されるべき等方乱流の基本特性は，乱流エネルギーの総散逸率に対するサブグリッドスケール散逸率の比が0.9より小さくなる格子条件下において再現される，(2)本リニアフォーシング法において導入される時間平均長さは，速度の低波数域のスペクトルを変化させ，乱流長さスケールの調整を可能としうる，(3)乱流長さスケールの設定法は，等方・非等方乱流の双方に有効である．これらのことから，乱流長さスケールを設定する本リニアフォーシング法は，LESの流入乱流条件として有効となり得ることが示された．

概要 （英文）

As a measure for giving adequate inlet boundary conditions in large-eddy simulations (LES) of spatially developing turbulent flows, attention was paid on 'linear forcing', a method for generating isotropic turbulence, and a specification method of turbulence length scale using the linear forcing was proposed in this research. The applicability of the linear forcing to LES and the validity of the specification method of turbulence length scale were evaluated using LES results of isotropic and anisotropic turbulent flows. As a result, it was found that (1) the basic characteristics of isotropic turbulence which should be generated by the linear forcing is reproduced under the grid conditions satisfying that the ratio of the subgrid-scale energy dissipation to the total dissipation is less than 0.9, (2) the time-averaging length introduced in this linear forcing could vary low-frequency power spectra of velocity to control turbulence length scale, and (3) the specification method of turbulence length scale is valid for both of isotropic and anisotropic turbulent flows. These findings indicate that this linear forcing method specifying turbulence length scale could be effective as an inflow boundary condition with turbulence in LES.

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