論文の概要: High-Fidelity Simulation and Novel Data Analysis of the Bubble Creation
and Sound Generation Processes in Breaking Waves
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.03024v1
- Date: Sun, 6 Nov 2022 04:29:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-11-08 18:24:06.981019
- Title: High-Fidelity Simulation and Novel Data Analysis of the Bubble Creation
and Sound Generation Processes in Breaking Waves
- Title（参考訳）: 砕波中の気泡生成と音発生過程の高忠実度シミュレーションと新しいデータ解析
- Authors: Qiang Gao, Grant B. Deane, Saswata Basak, Umberto Bitencourt, Lian
Shen
- Abstract要約: 進行の顕著な領域は、波の破れに起因する乱流、二相流の計算である。
従来の研究で, 破れ波シミュレーションにおける気泡の追跡と, その動的挙動を時間とともに解釈する新しいアルゴリズムを開発した。
また, 砕波堤内の気泡発生を駆動する新しい物理機構を発見し, 気泡挙動と水中音の発生を関連づけるモデルを開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.290841102361447
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent increases in computing power have enabled the numerical simulation of
many complex flow problems that are of practical and strategic interest for
naval applications. A noticeable area of advancement is the computation of
turbulent, two-phase flows resulting from wave breaking and other multiphase
flow processes such as cavitation that can generate underwater sound and
entrain bubbles in ship wakes, among other effects. Although advanced flow
solvers are sophisticated and are capable of simulating high Reynolds number
flows on large numbers of grid points, challenges in data analysis remain.
Specifically, there is a critical need to transform highly resolved flow fields
described on fine grids at discrete time steps into physically resolved
features for which the flow dynamics can be understood and utilized in naval
applications. This paper presents our recent efforts in this field. In previous
works, we developed a novel algorithm to track bubbles in breaking wave
simulations and to interpret their dynamical behavior over time (Gao et al.,
2021a). We also discovered a new physical mechanism driving bubble production
within breaking wave crests (Gao et al., 2021b) and developed a model to relate
bubble behaviors to underwater sound generation (Gao et al., 2021c). In this
work, we applied our bubble tracking algorithm to the breaking waves
simulations and investigated the bubble trajectories, bubble creation
mechanisms, and bubble acoustics based on our previous works.
- Abstract（参考訳）: 近年の計算能力の増大により、海軍で実用的かつ戦略的に重要な複雑な流れ問題の数値シミュレーションが可能となった。
特筆すべき進展領域は、波の破断による乱流二相流の計算や、水中音を発生させるキャビテーションのような他の多相流の計算、船舶後流中の気泡のエントレインなどである。
高度なフローソルバは洗練されており、大量のグリッドポイント上の高レイノルズ数フローをシミュレートすることができるが、データ分析における課題は残る。
具体的には、離散時間ステップで細粒度グリッド上に記述された高度に解決された流れ場を、海軍の用途で流れのダイナミクスを理解・活用できる物理的に解決された特徴に変換する必要がある。
本稿では,この分野における最近の取り組みについて述べる。
前報では,破波シミュレーションにおいて気泡を追跡し,その動的挙動を時間とともに解釈する新しいアルゴリズムを開発した(gao et al., 2021a)。
また,破波堤内の気泡発生を駆動する新しい物理機構(gao et al., 2021b)を発見し,水中音発生と気泡挙動を関連付けるモデル(gao et al., 2021c)を開発した。
本研究では, 気泡追跡アルゴリズムを破砕波シミュレーションに適用し, 気泡の軌跡, 気泡生成機構, 気泡の音響特性について検討した。
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