浮力を伴う正方形ダクト乱流の二次流れ

摘要

正方形ダクト流にはプラントルの第二種二次流れと 呼ばれる管軸に垂直な度をもつ平均流が存在し、物 質や熱、運動量の平均的な輸送を引き起こすために工 学的に重要である。この二次流れは時々刻々と変化す る乱流中の秩序構业の平均的な振る舞いによって生成 し、ダクトの角付近での縦渦が大きな影響を及ぼすこ とが定量的に明らかにされている。1,2) さらに、正方形 ダクト乱流の下壁面を加熱して不安定な温度成層場を 加えると、浮力対流も加わり、生成機構が異なる二次 流れが混在する。3) この複合対流には局所的な剥離流な どが含まれるため、現在の乱流モデルによる予測は非 常に困難である。本研究では、乱流モデルを一切用い ず、高精度な直接数値計算（DNS）を実施し、乱流由 来の二次流れに対する浮力の影響を考察する。また、 得られた数値計算データは乱流現象の解明や、新たな 乱流モデルの開発·検証にも用いることができる。