らせん渦構造効果に着目した乱流モデルと制御

本研究の目的は、ヘリシティに着目し、汎用的な乱流モデルの開発や乱流制御手法ならび摩擦抵抗低減や熱輸送促進なのどの新手法を開拓することである。

乱流中には様々な渦が存在する。これまで渦の周りでエネルギー輸送が活発に行われることに着目した乱流モデルの開発が行われてきた。一方で、風車翼や飛行機翼の先端から発生するらせん状の渦による抵抗増加が問題になってきている。また、壁面近傍では流れ方向に延びた縦渦が発生し、抵抗増加に寄与するが、安定ならせん状渦を入力することで、それら壁面近くの渦を消失させるなどの制御への応用が期待できる。本研究では、らせん状構造をした渦を、渦度と速度の内積で表現されるヘリシティに着目して抽出し、その時空間構造を基にした汎用性の高い乱流モデルの開発を行う。また、ヘリシティは様々な流れ場に存在する。それらの場におけるヘリシティの特性を検討することで、乱流制御や摩擦抵抗低減、さらには熱輸送をも促進する、新制御手法を開拓する。