1991 Fiscal Year Annual Research Report
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03650157
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| Research Institution | Hokkaido Institute of Technology |
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Principal Investigator |
豊田 国昭 北海道工業大学, 工学部, 教授 (50048039)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白浜 芳朗 北海道工業大学, 工学部, 講師 (30048061)
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| Keywords | 噴流 / 非円形 / 渦 / 混合 / 励起 / 乱流 / 制御 / 圧力変動 |
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| Research Abstract |
非円形(正方形、三角形、長方形)のオリフィス噴流について、渦構造の発生・干渉・崩壊過程をスピ-カ励起により操作し、渦構造の挙動と混合特性との関連を検討した。渦構造の挙動は位相平均圧力分布の測定結果により検討され、可視化実験により推定された結果と良い一致を示した。本研究により、非円形噴流中の渦構造の特異な挙動は自己・相互誘導速度の効果によることが定量的にも明かにされた。非円形噴流の混合特性は噴流断面積の拡大特性により検討され、円形噴流と比較して非円形噴流では断面積が著しく拡大することが定量的に明かにされた。これは、非円形噴流中の渦構造の挙動によるもので、とくに、アスペクト比(AR)2、4の長方形噴流では、渦構造が干渉することにより、渦構造の三次元方形と分裂が生じるために混合が著しく増大する。
長方形ノズル噴流については、AR=2、4、6、8の場合に対して混合特性に及ぼす励起効果を実験的に検討した。励起条件はfe/fn=1、1/2、1/4(fe:励起周波数、fn:ノズル出口自然振動数)とし、噴流の等速線図により混合特性を検討した。混合特性は、AR=2、4ではfe/fn=1/4の場合に、AR=6、8ではfe/fn=1の場合に著しく増大することが明らかになり、この特性と渦構造の関連性も検討した。
非円形噴流中の渦構造の挙動の詳細を解明するために非円形単一渦輪の可視化実験と速度場の定量測定も行った。渦輪は半円と直線部よりなる凝楕円ノズルより発生させた。渦輪はAR=2では長短軸が入れ替わり、AR=4、6、8では2つの渦輪に分裂し、これらの挙動は噴流中の渦構造の挙動に対応していることが明らかになった。
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[Publications] K.Toyoda,Y.Shirahama,and K.Kotani: "Manipulation of Vortical Structures in Norcircular Jets" Proc.ASMEーJSME Fluids Engineeing Conference. FEDーVol.112. 135-140 (1991)
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[Publications] 白浜 芳朗,豊田 国昭: "励起法による噴流の制御" 日本機械学会第69期全国大会講演会講演論文集. 910ー62(B). 244-246 (1991)
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[Publications] 豊田 国昭: "乱流中の非円形渦構造の挙動" 日本流体力学会誌. 10ー4. 293-294 (1991)
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[Publications] 豊田 国昭,白浜 芳朗,小谷 幸慧: "渦構造の操作による非円形噴流の制御に関する研究" 日本機会学会論文集(B編). 58ー545. 7-13 (1992)
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[Publications] M.Kiya,K.Toyada,H.Ishi,M.Kitamura and T.Ohe: "Numerical Simulation and Flowーvisualization Experiment on Deformation of Pseudoーelliptic Vortex Rings" Fluid Dynamics Research. (1992)
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[Publications] K.Toyoda and Y.Shirahama: "Eduction of Vortical Structures by Pressure Measurements in Noncircular Jets" Proc.IUTAM Symposium“Eddy Structure Identification in Free Turbulent Shear Flows". (1992)
