熱および運動量輸送の非相似性発現機構の解明とそのモデル化に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455097
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鈴木 健二郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (00026064)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲岡 恭二 京都大学, 工学研究科, 助手 (60243052) ; 中部 主敬 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80164268)
• Keywords: 対流熱伝達 / 乱流境界層 / 角柱 / カルマン渦 / 非相似性 / 乱流制御 / 数値解析 / 非定常流

Research Abstract

1.実験的研究においては,(1)偏平柱,または(2)分離板を付設した角柱,いずれか一方の物体を乱流境界層中に挿入して,プレストン管による圧力信号,熱電対による壁温度信号,および熱線風速計による乱流信号の測定を行った.本年度の実績として,以下のことが明らかになった.(1)偏平柱の厚さを固定し,流れ方向長さを増加(偏平率増大)させた場合;(イ)偏平率の増大に伴い平板面熱伝達率が単調に低下する一方で,壁面摩擦係数および相似性パラメータは単調な変化を示さず,ある長さを境界としてそれらの変化傾向(増加または減少傾向)が逆転する.(ロ)平均速度と乱れ統計量についても,偏平率の増大に対して単調でない増減傾向を示す.(ハ)非相似性の発現は壁近傍におけるインタラクション運動の選択的増強に関連していることが,四象限分析法から推定できた.(2)角柱に付設された分離板の長さを増加させた場合;(イ)分離板長さの増加によって,カルマン渦の発生が抑制できる.(ロ)相似性パラメータは分離板長さの増加に対して単調に減少する.これは壁近傍におけるインタラクションおよびスイ-プ運動の選択的抑制のためと推定される.(ハ)カルマン渦の発生は壁近傍におけるインタラクション運動の発生と関連していることが,ウェーブレット解析から推定できた.2.数値解析的研究においては,層流境界層の非定常熱流動計算コードを開発した.その結果,角柱から非定常に発生するカルマン渦の挙動について以下のことが明らかになった.(1)角柱のすぐ下流の領域では,局所的かつ瞬間的な非相似性が周期的に発現する様子が認められた.(2)(1)の非相似性の発現はカルマン渦の生成周期に対応しているようである.今後,計算コードをさらに改善するとともに,乱流モデルが組み込めるように改変することを目指す.

Research Products

• [Publications] Kyoji Inaoka: "Flow and Heat Transfer Characteristics of a Turbulent Boundary Layer Disturbed by a Flatten Cylinder" Proc. Int. Symp. Turbulenu, Heat Mass Transfer. 2. 20.5.1-20.5.6 (1994)
• [Publications] Kyoji Inaoka: "Control of Turbulent Heat Transfer and Flow Characteristics by an Insertion of a Square Rod Attaihed with a splitter plate" Proc. ASME/JSME Thermal Engineening Conference. 1. 433-439 (1995)