流体力学

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통찰 - 流体力学

重力の影響により、バブルと粒子の空間的分離が減少し、衝突速度が増加するため、重力が強くなるにつれて衝突率が増加する。ただし、一定の条件下では、重力による影響のためかえって衝突率が低下する。

先端すき間流れから放射される中高周波数域の音は、先端部の中央から前縁付近の漏れ流れが支配的であり、一方で後縁付近の低周波数域の音は、先端分離渦に起因する。

翼型の失速および失速後の流れにおいて、スパン方向サイズが大きな影響を及ぼすことが示された。スパン方向サイズが小さい場合、流れの3次元性が適切に捉えられず、空力特性の予測が不正確になる。一方、スパン方向サイズが十分に大きければ、2次元的な流れ場を統計的に表現できることが明らかになった。

重粒子が壁面付着渦の旋回運動に追従できない場合、粒子周りに渦輪が発生する。これらの渦輪による追加的な運動エネルギー散逸が、平均流からの乱流エネルギー生成を減少させ、乱流エネルギーの減衰をもたらす。

移動する局所的な外力によって引き起こされる自由表面の擾乱について、非線形ケルビン波パターンの特性を明らかにし、適切な外力分布を選択することで波形のない定常解を構築できることを示した。さらに、この波形のない定常解が安定であることを数値的に示した。

本研究では、流体界面に埋め込まれた受動的および能動的な粒子の非平衡統計力学を調査するための理論的なモデリングアプローチと実用的な計算シミュレーション手法を提案する。これらのアプローチは、熱および散逸エネルギー交換、流体力学的結合、相関する自発的な揺らぎを考慮する。

本研究では、境界条件、気泡相互作用、周囲流場、重力、気泡移動、流体の圧縮性、粘性、表面張力の影響を同時に考慮できる新しい気泡動力学理論を提案した。この理論は、従来の気泡動力学モデルを統一的に表現できる。

本研究では、大渦シミュレーション(LES)の核となるアイデアと確率微分方程式の積分表現を組み合わせることで、3次元非圧縮性粘性流れのシミュレーション手法を開発した。この手法により、3次元流れにおける非局所的な積分核の問題を回避し、モンテカルロ法を用いた数値解法を実現した。

湖沼の流れを記述する浅水モデルを提案し、ナビエ・スリップ境界条件の下で解の存在を示した。

アルミニウムフレークを用いた可視化実験を数値的に再現することで、渦旋状態における明暗パターンと流れ場の物理量との関係を明らかにした。

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