| 第1章 乱流現象 1 |
| 1.1 乱流の物理的性質 1 |
| 1.1.1 基礎方程式 1 |
| 1.1.2 粘性作用 2 |
| 1.2 乱流の定式化 3 |
| 1.2.1 平均と揺らぎ 4 |
| 1.2.2 コルモゴロフの慣性領域仮説 7 |
| 1.2.3 乱流の統計理論的研究 9 |
| 1.2.4 渦粘性 10 |
| 1.2.5 せん断乱流の統計理論 12 |
| 1.3 乱流モデルとその枠組み 12 |
| 1.3.1 渦粘性型モデリングと2次モデリング 13 |
| 1.3.2 渦粘性型高次表現 15 |
| 1.3.3 渦粘性型モデリングと2次モデリングの関係―17 |
| 第2章 乱流モデル(Ⅰ)レイノルズ平均モデル (その1)渦粘性型モデル 21 |
| 2.1 レイノルズ平均モデルの歴史 21 |
| 2.2 レイノルズ平均とクロージャ問題 22 |
| 2.3 勾配拡散近似と渦粘性モデル 24 |
| 2.4 混合距離理論 25 |
| 2.5 1方程式モデル 26 |
| 2.6 標準型のk-ε型2方程式モデル 27 |
| 2.6.1 渦粘性表現と基礎方程式 27 |
| 2.6.2 構成方程式とuiujの非線形表現 28 |
| 2.6.3 ε方程式のモデリング 30 |
| 2.6.4 各種2方程式モデル 33 |
| 2.7 渦粘性型モデルの欠点とその改良 35 |
| 2.7.1 渦粘性モデルの欠陥 35 |
| 2.7.2 渦粘性表現の高次モデル(非線形k-εモデル) 37 |
| 2.8 低レイノルズ数補正 38 |
| 2.8.1 補正の必要性と各種モデル 38 |
| 2.8.2 補正項の起源 42 |
| 2.8.3 各種レイノルズ数型k-εモデルの吟味 45 |
| 2.8.4 2-Layerモデル 47 |
| 第3章 乱流モデル(Ⅱ)レイノルズ平均モデル (その2)応力方程式モデル 53 |
| 3.1 レイノルズ応力の輸送方程式と標準型の応力方程式モデル 53 |
| 3.2 圧力-歪相関項Φijのモデリング 55 |
| 3.2.1 圧力の変動成分に関するポアソン方程式 55 |
| 3.2.2 Slow term Φij₍₁₎のモデル 57 |
| 3.2.3 Rapid term Φij₍₂₎ の線形モデル 58 |
| 3.2.4 Wall reflection term Φwijのモデリング 59 |
| 3.3 乱流拡散項Dijのモデリング 61 |
| 3.3.1 等方的渦粘性モデル 61 |
| 3.3.2 Daly-Harlow モデル(GGDH) 61 |
| 3.3.3 Mellor-Herring モデル 62 |
| 3.3.4 Hanjalic-Launder モデル 62 |
| 3.4 ε方程式のモデリング 62 |
| 3.5 代数応力方程式モデル 63 |
| 第4章 乱流モデル(Ⅲ)Large Eddy Simulation 67 |
| 4.1 LESの理論的背景 67 |
| 4.1.1 NS方程式とLES乱流解析 67 |
| 4.1.2 乱流の相似法則(コルモゴロフ則) 68 |
| 4.1.3 NS方程式の粗視化 74 |
| 4.2 LES乱流モデルの基礎 76 |
| 4.2.1 空間フィルタ 76 |
| 4.2.2 LES基礎SGSモデル(スマゴリンスキーモデル) 79 |
| 4.2.3 スマゴリンスキー定数Csの代数式モデル 84 |
| 4.2.4 Back scatter 効果のモデル化 86 |
| 4.2.5 ダイナミック SGS 応力モデル 88 |
| 4.2.6 スマゴリンスキー応力の再分割とモデル化 90 |
| 4.2.7 まとめ 96 |
| 4.3 LES乱流解析の実際と応用 96 |
| 4.3.1 LESの数値計算法 96 |
| 4.3.2 LESにおける流出境界条件 99 |
| 4.3.3 LESにおける壁面境界条件 106 |
| 4.3.4 バックステップ乱流の数値予測 110 |
| 第5章 直接数値シミュレーション 119 |
| 5.1 乱流の直接数値シミュレーション 119 |
| 5.1.1 境界条件 122 |
| 5.2 スペクトル法 123 |
| 5.2.1 重み付き残差法による関数の近似 124 |
| 5.2.2 スペクトル法による微分方程式の離散化 125 |
| 5.2.3 スペクトル法の精度 128 |
| 5.2.4 非線形項の取り扱いとエイリアジング誤差 129 |
| 5.3 チャンネル乱流のDNS 132 |
| 第6章 乱流の渦法解析 137 |
| 6.1 渦法の基礎 137 |
| 6.2 渦法の計算手法 141 |
| 6.2.1 渦度分布の離散化 141 |
| 6.2.2 ポテンシャル流れ成分の重ね合わせ 144 |
| 6.2.3 渦度方程式の計算と渦要素の移流 144 |
| 6.2.4 境界層近似による過去の簡略化 147 |
| 6.3 剥離乱流および乱流混合層の解析 150 |
| 6.3.1 渦法における3つの適用レベル 150 |
| 6.3.2 渦法における圧力計算法 156 |
| 第7章 乱流解析の適用 複雑乱流 161 |
| 7.1 はじめに 161 |
| 7.2 パックステップ流れ 164 |
| 7.2.1 k-εモデルによる計算結果 166 |
| 7.2.2 レイノルズ応力モデルによる計算結果 169 |
| 7.2.3 LESによる計算結果と課題 173 |
| 7.3 角柱まわりの流れ 176 |
| 7.3.1 LESにおける2次元解析と3次元解析 178 |
| 7.3.2 LESにおける流入風の乱れの影響 181 |
| 7.3.3 振動角柱まわりのLES 183 |
| 7.3.4 修正k-εモデル、RSMによる解析 186 |
| 7.3.5 ダイナミックプロセスLESによる解析 187 |
| 7.4 3次元物体まわりの流れ 188 |
| 7.4.1 各種乱流モデルの比較検討 190 |
| 7.4.2 複合建物まわりの乱流解析 193 |
| 7.4.3 自動車まわりの流れ 194 |
| 7.5 閉鎖空間内の流れ 195 |
| 7.5.1 2次元室内気流 197 |
| 7.5.2 3次元室内気流 201 |
| 7.5.3 微小障害物の寄与 205 |
| 7.5.4 低レイノルズ数流れ 206 |
| 7.5.5 対流・放射連成解析 208 |
| 7.6 圧縮性乱流 209 |
| 第8章 熱移動を伴う乱流解析 223 |
| 8.1 はじめに 223 |
| 8.2 乱流熱移動現象 225 |
| 8.3 流動と伝熱の支配方程式とモデリング 226 |
| 8.4 速度場の乱流モデル 228 |
| 8.5 温度場0方程式モデル 231 |
| 8.5.1 乱流プラントル数 231 |
| 8.5.2 Prt=一定の仮定 232 |
| 8.5.3 Prt分布の仮定 236 |
| 8.6 温度場2方程式モデル 239 |
| 8.6.1 基礎方程式 239 |
| 8.6.2 モデリング 240 |
| 8.6.3 強制対流乱流伝熱の数値解析 245 |
| 8.6.4 モデルの改良とプログラム例 248 |
| 8.6.5 剥離・再付着流の伝熱解析 255 |
| 8.7 応力・熱流束方程式モデルとその代数方程式近似 259 |
| 8.7.1 基礎方程式 260 |
| 8.7.2 モデリング 261 |
| 8.7.3 代数方程式近似 268 |
| 8.8 浮力流の解析 270 |
| 8.8.1 浮力乱流場の基本特性 270 |
| 8.8.2 浮力流の支配方程式 272 |
| 8.8.3 浮力流に対する乱流モデル 273 |
| 8.8.4 浮力流の解析例と実験結果との比較 280 |
| 8.9 おわりに 287 |
| 付録:温度場2方程式モデルによる乱流伝熱解析プログラム 288 |
| 索引 309 |
