スペクトル格子ボルツマン法による2次元一様等方性乱流の数値計算

摘要

格子ボルツマン法（LBM）は流体を衝突と並進を繰rnり返す多数の離散的流体粒子の集合体と考え，これらrnの規則的な運動を計算することにより連続体としてのrn流体運動を模擬する数値計算法である．LBMのもrnつ利点としては，基礎方程式が単純でアルゴリズムがrn簡単なため，計算の並列処理が簡単であることや，混rn相流への適用が容易であるといったことが挙げらrnれる．また近年ではLBMに差分スキームを導入したrn差分格子ボルツマン法（FDLBM）が空力音の直接計算rnに有効であることが確認されている．%We propose the Spectral Lattice Boltzmann Method (SLBM) that is the numerical calculation method of fluids based on the lattice BGK (Bathnagar-GrossKrook) model discretized with spectral method. Two-dimensional homogeneous isotropic turbulence are simulated by the SLBM. Numerical results agree with another calculation results i.e. the energy spectra proportional to the wave number to -4 and backward cascade of energy is observed. As a result, we obtain the conclusion that homogeneous isotropic turbulence can be simulated by the SLBM, and it is confirmed that this method is useful for numerical simulations of turbulent flows.