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使用超级计算机阐明湍流传输和复杂流动现象

我们正在利用超级计算机进行大规模数值模拟研究,旨在阐明湍流输运和多相流等复杂流动现象的机制。湍流传输是一种重要的现象,从自然现象到工业应用,都有广泛的应用,例如大气和海洋中热量和材料的传输、云中液滴的传输以及工业设备中颗粒的混合。我们特别关注湍流输运的统计规律和二维湍流的普遍性质,开展湍流统计理论与高精度模拟相结合的研究。此外,我们正在使用欧拉-拉格朗日方法分析湍流与微粒、聚合物和气泡之间的相互作用,并致力于了解复杂的传输和分散现象并阐明它们对流场的影响。此外,通过利用大规模并行计算技术,我们的目标是在广泛的时空尺度上高精度地再现湍流现象,并接近湍流传输中无法解释的普遍规律和复杂流动现象的本质。

物理工程学院|教授

渡边武(渡边武)

渡边武

7 让能源变得触手可及、清洁

关键字

大规模模拟
非线性动力学
统计流体力学

领域/程序

研究类别

流体工程、热能工程
凝聚态物理

研究主题

  • 湍流和输运的大规模数值模拟
  • 二维湍流中普遍统计定律的阐明
  • 微粒群(固体颗粒、聚合物链、气泡)与湍流中的湍流之间的相互作用

消息

咖啡中牛奶的扩散方式、天空中漂浮的云朵、风中飞舞的花粉、啤酒的泡沫或洗发水中含有的聚合物成分——我们周围有许多复杂的流动。其中许多流动涉及不规则且复杂的运动,称为湍流,在有效传输热量、物质和粒子方面发挥着重要作用。然而,关于这一机制仍有许多悬而未决的问题。通过使用超级计算机进行大规模模拟,我试图阐明湍流与微粒、气泡和聚合物之间的相互作用,以及复杂流动现象背后的统计规律。为什么不一起探索隐藏在熟悉的“流动科学”中的奥秘呢?