1994 Fiscal Year Annual Research Report
3次元はく離流れの乱流構造解明とアクティブコントロール
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05452148
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
木谷 勝 北海道大学, 工学部, 教授 (50001160)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井門 康司 北海道大学, 工学部, 助手 (40221775)
望月 修 北海道大学, 工学部, 助教授 (50157830)
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| Keywords | せん断乱流 / 剥離 / 再付着 / 制御 / 能動制御 / 正弦波攪乱 / はく離泡 / はく離せん断層 |
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| Research Abstract |
半無限円柱の直角に切り落とされた前縁に形成される剥離再付着流れ(剥離泡)を、単一周波数および二つの周波数を含む正弦波攪乱によって能動的に制御した。単一周波数の攪乱に対する主要な結果は以下の通りである。
(1)剥離泡の再付着長さが極小値をとる攪乱周波数が存在する。この攪乱周波数は(最適周波数)および再付着長さの最小値を証明できる理論モデルを構築した。最適周波数は、剥離法の後端から大規模な渦塊が放出される周波数に比例し、再付着長さの極小値は攪乱振幅の対数関数で表される。
(2)攪乱振幅が主流速度の14%以上になると、攪乱振幅のある範囲で剥離泡はほぼ消滅する。この周波数範囲は攪乱振幅の増加とともに拡大する。この結果は航空機翼やターボ機械の翼列翼の能動的な剥離制御にとって重要な知見である。
(3)剥離泡はフィールドバック機構によって維持される自励発振流れであることがわかった。
(4)最適周波数の攪乱を与えたときの剥離泡内の3次元渦構造を多数の点にわたる速度変動の相互相関を測定することによって明らかにした。
二つの周波数成分をもつ攪乱(バイモーダル攪乱)に対する結果は以下の通りである。
(5)単一周波数攪乱における最適周波数とその2倍の周波数を組み合わせたとき、再付着長さは両者の位相差が0のとき極小値をとり、位相差がπのとき極大値をとる。この結果を自由混合層のバイモーダル攪乱に対する応答に関する従来に研究にもとづいて解明した。
(6)これ以外の周波数に組み合わせについては、再付着長さは位相差にほとんど依存しない。また10%程度の攪乱振幅においては、バイモーダル攪乱の効果は単一周波数攪乱のそれと同程度である。
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[Publications] 清水、昌幸: "バイモーダル攪乱による鈍頭円柱前縁はく離泡の制御" 日本機械学会論文集. 60. 432-437 (1994)
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[Publications] 木谷 勝: "剥離流れの能動制御" ターボ機械. 22. 262-268 (1994)
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[Publications] M.KIYA: "Forced Separation Bubble:Separated Shear Layer Interacting with Solid Surface" Proc.1ST Int.Couf.on Flow Iuteraction. 200-203 (1994)
