直接数値シミュレ-ションによる自由せん断流のControlの関する基礎研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650154
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 前川 博 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (90145459)
• Keywords: 受容性 / 不安定モ-ド / 伴流 / 混合層 / Control / 直接数値シミュレ-ション

Research Abstract

本研究では,自由せん断流における受容性と構造の関係を数値シミョレ-ションを使った研究により調べている.線形安定性理論によって与えられた攪乱の中で最も成長率の大きい基本波成分が成長することによって自由せん断流の遷移領域初期の構造が形成されることが明らかになった.すなわち,基本波成分がノイズの中に埋れていても,また,低調波モ-ドや三次元モ-ドβ成分があっても基本波成分の成長によって構造が形成される.伴流では対渦(カルマン渦)基本構造,混合層では一方向の渦構造が形成されることが明らかになった.そして,各モ-ドが存在する場合においても,基本波成分の増幅の様子は,基本波成分のみが存在する場合と比較して大きな変化はなく基本波成分の成長が飽和する大きさがやや小さい程度である.しかしながら,基本波の成長が飽和した後は,βモ-ドや低調波成分が成長するため基本波成分の減衰の様子は基本波のみの場合と異なることが明らかになった.また,基本波成分の分布の様子は実験結果とよく一致していることが確かめられた.また,パッシブスカラ-の輸送としての温度場の分布は自由せん断流の構造発展と深い関係があり,伴流や混合層の渦構造の高いせん断率を持つブレイド(サドルポイント)領域に強い勾配で集中しており,渦構造の中はむしろ緩やかに拡散していることが明らかになった.そして,温度勾配はレイノルズ数が大きいほど強いことが示された.いっぽう,基本波の成長の飽和の後の低調波モ-ドの成長によって渦構造の合体が開始するが,基本波と低調波の位相差がπ/4では伴流の渦構造は両側で両体が起こり,位相差が0またはπ/2では片側ずつ渦構造の合体が起こることが明らかになった.さらに,温度分布は渦の合体に伴って空間的に広く拡散することが示された.

Research Products

• [Publications] 前川 博: "伴流空間発展問題の直接シミュレ-ション" 日本機械学会論文集. 57. 2583-2588 (1991)
• [Publications] 前川 博: "混合層における時間成長と空間成長不安定モ-ド" 日本機械学会論文集. 57. 3365-3369 (1991)
• [Publications] 前川 博: "圧縮性混合層の不安定モ-ド" 日本機械学会第69期通常総会講演論文集. (1992)