渦誘起ジェットによるはく離近傍乱流せん断層の制御に関する基礎研究

• Project/Area Number: 06650213
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 西 道弘 九州工業大学, 工学部, 教授 (80038588)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 実 九州女子大学, 家政学部, 講師 (00128117)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1994: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 流れの制御 / 渦誘起ジェット / はく離 / 乱流 / 境界層 / ディフューザ / せん断流 / 渦

Research Abstract

はく離に近い乱流せん断層を渦誘起ジェットによって能動的に制御する方法の確立を目標において、その見通しをたてるための単年度からなる基礎研究を遂行した。得られた知見をその実施計画に従い、以下に提示する。
1.低速ジェットによる縦渦の誘起とその挙動 (1)内径D=125mmの円管内に縦渦を誘起することにした。管軸に直交する面内で半径方向から60度傾けて口径d=6mmの小孔を8箇所、等間隔に設けたものを渦誘起ジェット用円管として採用した。ジェット流速と主流流速との比VRをパラメータとして縦渦の挙動を速度分布と壁面摩擦測定から調べた。壁から0.05D〜0.1Dの位置に渦中心はあり、77d下流においてもその存在が確認された。(2)壁面摩擦係数は渦の個数に応じて周方向へ変化するが、その最低値はジェットを吹き出さない場合よりも大きいという、平板の場合とは異なる結果が得られた。はく離制御の観点からは好ましい性質である。以上、流れの制御に好適な縦渦を誘起するためのジェット吹き出し方法を明らかにすることができた。
2.縦渦の発達過程の観測 小孔からのジェットに煙を導入して、その挙動をレーザーシートを光源として利用し観察した。ただし、実験技術に改善の余地が多く、今後引続き取組む課題としている。
3.渦誘起ジェットによるはく離乱流境界層の制御 (1)広がり角14度、出入口面積比2.56の円錐ディフューザの入口に渦誘起ジェット用円管を取付けて、はり離制御を試みた。流速比VRが1以上ではその効果が認められた。(2)X形熱線プローブによる逆流率の測定法を考案すると共に、それを用いてディフューザ内のはく離状態を定量的に調べた。
4.まとめ 本年度の成果の一部は既に公表したが、残りについても今後発表する予定である。

Research Products

• [Publications] 木谷勝: "せん断乱流の制御調査研究分科会成果報告書" 日本機械学会, 157 (1994)