Statistics of turbulence around a columnar vortex
| Autor: | Ishii, Hiroyuki, Miyazaki, Takeshi, Yamamoto, Kiyoshi |
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| Jazyk: | japonština |
| Rok vydání: | 1999 |
| Předmět: |
境界層遷移
energy spectrum tensor オセーン渦 渦核 homogeneous isotropic turbulence 旋回流 エネルギースペクトル・テンソル Navier Stokes equation ブロッキング効果 vortex core 数値シミュレーション 円柱渦 差動回転 blocking effect numerical simulation 一様等方性乱流 ナビエ・ストークス方程式 rotating flow 線形高速歪み理論 differential rotation Oseen vortex columnar vortex boundary layer transition linear rapid distortion theory |
| Zdroj: | 航空宇宙技術研究所特別資料 = Special Publicationa of National Aerospace Laboratory. 43:75-78 |
| ISSN: | 0289-260X |
| Popis: | 航空宇宙技術研究所 7-9 Oct. 1998 (23th). 24-26 Mar. 1999 (24th) 東京 日本 National Aerospace Laboratory 7-9 Oct. 1998 (23th). 24-26 Mar. 1999 (24th) Tokyo Japan 円柱秩序渦(オセーン渦)と相互作用する初期一様等方性乱流の構造とその統計的性質を数値的に調べた。(512(exp 3))のスペクトルコードを用いて、減衰乱流の直接数値シミュレーションで初期一様等方性乱流を作った。円柱秩序渦をその中に埋め込んだ後には、十分に発達した渦が円柱秩序渦核の周りで巻き取られていく。平均流の中での差動回転は、乱流渦の軸対称成分を時間発展に伴い代数的に成長させるが、速度の他の成分は成長しない。乱流が等方的でなくなっても、軸対称方向と軸方向は統計的に一様である。フーリエ係数は半径方向座標に対する空間的依存性を示しているが、相関関数は、軸対称方向と軸方向に関してフーリエ分解できる。数値的に用意した16個の乱流場を統計操作して、相関関数のフーリエ分解を計算した。渦核近傍の小規模渦の速度場は、円柱秩序渦の2ないし3回転の間に、統計的に軸対称となる。その軸方向速度は渦核表面近傍で支配的になるが(ブロッキング効果)、渦核から離れた領域では半径方向速度が支配的になる。これらの結果を、線形高速歪み理論による解析と比較検討した。 The structure and statistics of initially isotropic homogeneous turbulence interacting with a columnar vortex (Oseen vortex) are investigated numerically. The initial homogeneous isotropic turbulence is produced by a direct numerical simulation of decaying turbulence, using a spectral code (512(exp 3)). After a columnar vortex is introduced, the intense vortices are wrapped around the vortex core. The differential rotation in the mean flow causes the azimuthal component of turbulent velocity to grow algebraically, in proportion to time, while the other components do not grow. Although the turbulence becomes anisotropy, it remains statistically homogeneous in the azimuthal and axial directions. The correlation functions can be Fourier-decomposed in these directions, whereas the coefficients have spatial dependence on the radial coordinate. They are computed by averaging '16 realizations' produced numerically. The velocity field of small scale eddies near the vortex core becomes statistically axisymmetric, within a period of two or three revolutions of the columnar vortex. The axial velocity dominates near the core surface ('blocking' effect) but the radial velocity dominates away from the vortex core. These findings are compared with the theoretical results based on the linear rapid distortion theory. 資料番号: AA0001960022 レポート番号: NAL SP-43 |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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