高Re数スリット噴流のLarge Eddy Simulationと実測値による検証 Large Eddy Simulation in High Reynolds Number Slit Free Jet

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抄録

3次元高<I>Re</I>数 (<I>Re</I>=1.0×10<SUP>4</SUP>) 自由噴流を対象として, Large Eddy Simulation (LES) を行った.基礎式の近似には, 慣性項に5次の風上差分法, 速度の時間発展項に2次のRunge-Kutta 法, その他の項に2次の中央差分を用いた.無限長スリットノズルを模擬してZ方向には周期境界条件を用いたが, 計算領域は計算空間内のノズルアスペクト比10.0で, 流れ方向はノズル出口から乱流発達領域までを含み, 噴流計算としては最大規模と思われる.本計算は乱流噴流の非定常性を重視して, 空気がノズルより流出する時点から計算を開始し, ほぼ定常と見なせる状態 (乱流統計量が時間的に変化しない状態) までの現実に近い現象を再現している.計算結果は, 各種乱流統計量の軸上と横方向の分布, 乱流波形のエネルギースペクトル分布によって実験結果と比較され, それぞれほぼ一致する結果が得られた.そして, 計算結果は等渦度線図や等乱流エネルギー線図によって表示し, 視覚的な噴流の内部構造を示すことができた.本計算によって, LESの3次元高<I>Re</I>数噴流に対する有用性と工学的な信頼性を示すことができた.

In this study, a large eddy simulation is used to calculate three-dimensional high Reynolds number free jet flow (<I>Re</I>=1.0 × 10<SUP>4</SUP>). The fifth-order upwind finite difference scheme and second-order Runge-Kutta method are used for the convective terms and the time developing term, respectively. For the other terms in the basic equations, a second-order central finite difference scheme is adapted. Since the nozzle aspect ratio is 10.0 (limitless length slit is simulated using periodic boundary condition), and the flow field ranges from the nozzle exit to the developed turbulent region, it seems that this is the largest-scale numerical analysis of the jet reported to date. The calculation is from early unsteady-state (air starts at the nozzle outlet) to steady-state (turbulence characteristics become stationary), considering turbulence unsteady motion. Calculated results are in fairly good agreement with experimental data for turbulent characteristics and power spectra. Simulation results are visualized by iso-vorticity and isoturbulence enegy contour plots which show structures of turbulence jet. It may be concluded that the large eddy simulation describes well the turbulence characteristics in a high Reynolds number free jet which are important for various engineering systems.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 24(5), 759-765, 1998-09-10 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  13件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002835986
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    4562909
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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