著書

This chapter studies the role of pressure-velocity correlation in oscillatory flow between a pair of bluff bodies. Turbulence models based on the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) approach often fail to predict flows associated with massive separation, in contrast to large eddy simulation (LES) that correctly captures large-scale turbulent fluid motion typically found in such flows. It is generally recognized that the poor performance of the RANS models is due to the shortcomings of the statistical approach itself in representing the coherent structure in turbulence. This chapter considers turbulent flow measurements between two bluff bodies set in uniform flow in tandem arrangement. The velocity obtained with particle image velocimetry (PIV) are averaged with respect to either time or phase of periodic pressure oscillation induced by vortex shedding from the bluff body, that is, Reynolds decomposition or three-level decomposition. The Reynolds stress caused by periodic fluid motion is found excessively large compared with those related to turbulent fluctuation in entire flow field. The PIV data is used to solve discrete Poisson equation of instantaneous pressure. The effect of organized vortex motion is recognized as the strong correlation between velocity and pressure gradient, which explains the poor performance of RANS turbulence models in predicting this kind of flows. © 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

乱流工学にかかわる広範な知識の、21世紀初頭における体系化を試みたものである。初学者にとってこの分野の概要を把握し、個別のテーマについて基礎的事項を学ぶ入門書として、研究者にとって必要に応じて参照できる専門書として、技術者にとって実際の設計や製造の現場における参考書として、広く役立たせることが企図されている。

第6章乱流理論と乱流拡散のうち、6.4節乱流拡散について論じた。乱流拡散と拡散係数、運動量の輸送、熱量の拡散、大気乱流、圧縮性流体の乱流について概説した。

29節「単相流の壁面せん断応力のレーザ計測」を担当。局所壁面せん断応力を光学的に計測する方法について、その原理と性能的な限界、実用に際しての注意点などについて解説した。

8.4.3節「速度場からの圧力推定」を担当。PIVで得られた速度場情報を圧力のポアソン方程式に代入して数値的に解析することで瞬時の圧力分布を推定する方法について述べた。

レイノルズ応力方程式モデルによる複雑流動場の数値解析における諸問題点を明らかにし、有限体積法に基づく定式を提唱し、はく離を伴なう流れ場への適用を通じて手法の検証を行った。