乱流エネルギ生産率
$ P_k:=\frac{\bm\sigma_T}{\rho}:\overline{\bm d}=-\overline{\bm v'\bm v'}:\overline{\bm d}
Reynolds平均変形速度tensor$ \overline{\bm d}とReynolds応力$ \bm\sigma_Tとの内積
内部仕事率に相当する概念
名前の所以
乱流運動エネルギ方程式と平均流の連続体の力学的エネルギ保存則を比較する
$ \frac{\overline{\rm D}k}{\overline{\rm D}t}+\overline{\frac{\bm\sigma'}\rho:\bm d'}=\frac{\bm\sigma_T}\rho:\overline{\bm d}+\overline{\bm f'\cdot\bm v'}-\bm\nabla\cdot\overline{\bm v'\cdot\left(\frac12|\bm v'|^2\bm I-\frac{\bm\sigma'}{\rho}\right)}
$ \frac{\overline{\rm D}}{\overline{\rm D}t}\frac12|\overline{\bm v}|^2+\frac{\overline{\bm\sigma}}\rho:\overline{\bm d}=-\frac{\bm\sigma_T}\rho:\overline{\bm d}+\overline{\bm f}\cdot\overline{\bm v}+\bm\nabla\cdot\left(\frac{\bm\sigma_T+\overline{\bm\sigma}}{\rho}\cdot\overline{\bm v}\right)
$ \frac{\bm\sigma_R}\rho:\overline{\bm d}の項の符号が逆
つまり、$ \frac12|\overline{\bm v}|^2から$ kへ$ \frac{\bm\sigma_R}\rho:\overline{\bm d}分エネルギーが渡されているということ
ゆえに$ \frac{\bm\sigma_R}\rho:\overline{\bm d}を乱流エネルギ生産率と呼ぶ
turbulent energy production rate
乱れの生産項『乱流入門』 3.2 乱流の運動エネルギ p.76
#2025-06-22 18:21:57