管回転を伴う円管内乱流に対する直接数値計算

摘要

円管内乱流に対する研究は工学機器の観点から非常に 重要性が高く、乱流制御の点でも実験および数値計算を用 いて盛hに研究されてきた。特に、Orlandi-Fatica(1)は円 管を一定速度で回転させた乱流場の直接数値計算(DNS) を実行し、既に実験的には知られていた抵抗の減少?流れ 場の安定化に関して検討した。また、Quadrio-Sibilla(2) は円管を正弦的に周方向に振動させることで回転の場合 より強い抵抗低減が発生することを発見した。Okamoto- Chiyomori(3)は初期に管壁が静止している状況から突然 管を回し始めその際に生じる過渡状態に着目してDNS を 実行した。この場合一時的にほとhどの乱流構造が消滅 し、初期条件を乱流場の平均速度分布とした層流計算で 壁面摩擦やバルク速度がよく再現できることなどを示し た。