高レイノルズ数乱流場における非平衡エネルギースペクトルの抽出

摘要

乱流の基礎となる統計理論としてKolmogorovの-5/3乗則が挙げられる．このスペクトルは定常で平衡状態にある小スケールへのエネルギーのカスケードを記述したものである．一方でこの-5/3乗則とは異なる幕を有するスペクトルの存在が示されている．-7/3乗や-9/3乗スペクトルといった非平衡スペクトルが，散逸率の変動に付随して現れることが理論及びDNSの結果から示されている．また-8/3乗が定常なカスケードを起こすスペクトルの幕の上限とされているが，この-8/3乗スペクトルはヘリシティを有する乱流場にて現れることが導かれている．本研究では，これらの非Kolmogorov的なスペクトルを実験及びDNSデータを用いて抽出し，カスケードに対する役割を解明することを目的とする．