報告書番号

U02043

タイトル（和文）

複雑形状流れに対する非定常乱流解析コードの開発（その2） --直交座標系差分法LES解析コードの開発--

タイトル（英文）

Development of computer codes for an unsteady turbulent flow with complex geometry. part 2: Develoment of finite difference method in Cartesian grid system for large-eddy simulation

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

計算格子の生成が容易な直交座標系において，差分法による三次元非定常乱流解析コードを開発した．複雑場の乱流現象を修正混合時間スケール(MTS)モデルを基にしたラージエディーシミュレーションにより再現した．高Re数条件下での計算安定性を改善するべく，乱流粘性係数の算出において，ガウシアンフィルターを適用した．また，境界近傍の速度補正に多方向線形補間を導入した境界埋め込み(IB)法を用いて，直交座標系における複雑形状の高精度解析を実現した．本コードを，高Re数条件下での平行平板間流れ場や円柱周り流れの流動解析に適用し，ガウシアンフィルターの導入とともに計算安定性が向上することを確認した．さらに，本解析で得られた結果を既存のデータと比較し，本コードが流れ場の乱流統計量や非定常特性を精度良く予測することを明らかにした．

概要 （英文）

The numerical simulation code with a finite difference method for unsteady three-dimensional turbulence flows was developed in a Cartesian grid system. The fluid characteristics of complex turbulent flows were predicted with a large eddy simulation, which is based on a mixed time-scale (MTS) SGS model. The numerical stability of the MTS model was improved by introducing a Gaussian filter on the estimation of eddy viscosity. The immersed boundary (IB) method with multi-line linear interpolation of velocity field near the boundary, which enables us to represent the complex geometry in the Cartesian grid system, was also used. The present code was applied to the prediction of flow fields in a plane channel and around a cylinder under high Re number conditions, and the high computational stability, which is due to the introduction of the Gaussian filter was confirmed. In addition, it was found that the calculated results agreed well with date of experiments and DNS, indicating that the present code is suitable to predict the turbulent statistics and unsteady characteristics in the flow fields.

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