紀要論文 振動する立方体容器内の熱対流の固有直交分解
シンドウスル リッポウタイ ヨウキナイ ノ ネツタイリュウ ノ コユウ チョッコウ ブンカイ
Thermal convection in an oscillating cube analysed with POD

平田, 勝哉  ,  立元, 惠祐  ,  延原, 正起  ,  谷川, 博哉  ,  ヒラタ, カツヤ  ,  タツモト, ケイスケ  ,  ノブハラ, マサキ  ,  タニガワ, ヒロチカ  ,  Hirata, Katsuya  ,  Tatsumoto, Keisuke  ,  Nobuhara, Masaki  ,  Tanigawa, Hirochika

56 ( 2 )  , pp.80 - 94 , 2015-07-31 , 同志社大学ハリス理化学研究所 , Transcription:ドウシシャ ダイガク ハリス リカガク ケンキュウジョ , Alternative:Harris Science Research Institute of Doshisha University
ISSN:21895937
NII書誌ID(NCID):AA12716107
内容記述
本研究では、一面加熱かつ対面冷却かつ側面完全熱伝導の壁面を有する三次元正方形容器内部の水に対して得られた解析結果に、固有直交分解を用いて熱対流の支配的な流れ構造を明らかにしている。無重力場で振動する三次元立方体容器の非圧縮性流体の流れを解析するために、Boussinesq近似を用いた三次元のNavier-Stokes方程式とエネルギー方程式を用いる。これらの支配方程式は有限差分法を用いて解析する。解析は振動レイリー数[Raη]= 5.0×10[4] - 1.1×10[5](レイリー数の重力加速度を容器の重力変動で置き換えたもの)かつ無次元角振動数[ω] = 1 - 200、プラントル数 [Pr] = 7.1(水)にて行い、振動方向は、温度勾配と平行方向とする。得られた解析結果から、最も大きなエネルギーを持つPODモードまたは大きな固有値を持つ主要な固有ベクトルにより、流れ場の一加振周期中の遷移過程を説明できることが分かった。また、主要な第一固有値に対応する第一PODモードは、地上重力場かつ無加振状態に表れる定常層流流れ構造によく一致した。さらに、POD係数は特に有用であることが分かった。
The authors analyse thermal convection in a cube heated differentially using the proper orthogonal decomposition, in order to reveal fundamental and dominant flow patterns. We conduct direct numerical simulations based on the Boussinesq approximation for a forcedly-oscillating cube under the zero-gravity environment, at vibrational Rayleigh number [Raη] = 5.0×10[4] – 1.1×10[5], Plandtl number [Pr] = 7.1 (water) and non-dimensional forced-oscillating frequency [ω] = 1.0×10[0] – 2.0×10[2]. The direction of the forced sinusoidal oscillation is parallel to the temperature gradient. From obtained consequtive series of computations, it appears that the first POD modes account for the transient process on spacial flow structures during one forcing period. The first POD modes well correspond to the steady and laminar flow structures which appear in a non-oscillating cube under the terrestrial environment. The expansion coefficient is useful in particular, as we could predict the transient process of the dominant flow structures.
内容記述中の[Raη][ω][Pr]は斜体文字、[4][5][0][2]は上付き文字、[η]は下付き文字
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https://doors.doshisha.ac.jp/duar/repository/ir/22619/023056020002.pdf

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