回流水槽における流れと風の間の相互作用に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07640580
• Research Institution: Hiroshima Institute of Technology
• Principal Investigator: 水野 信二郎 広島工業大学, 工学部, 助教授 (80033835)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 埜口 英昭 中国工業技術研究所, 海洋環境制御部, 研究室長
• Keywords: 組織乱流 / Langmuir循環流 / 三次元構造の流れ

Research Abstract

本研究では、風洞水槽の水面下に発生する乱流構造について、組織乱流の視点から考察しています。従来、水面付近の乱流変動は風波の影響を直接受けるため、風波のパラメータと関連して議論されて来ました。しかし、水槽内の一点における乱流運動はlocalな風と風波のみによって支配されているとは限りません。風洞水槽内の水の流れは風の直接的な摩擦力で運動を始めますが、水槽の両端に壁があるため下層に帰還流が発生し、帰還流の影響を強く受けるためです。従来の風洞水槽における乱流構造の研究では、この帰還流の影響が十分考慮されていませんでした。本研究では帰還流の存在が風向きに軸を持った組織的で大規模な渦運動を発生し、水槽全体の平均流を三次元構造の流れに変え、水面付近の乱流変動といえどもこの大規模な縦渦構造の影響を受けると言う立場に立脚して研究しています。
注目すべき研究成果としては、1に近いアスペクト比を持った2つの風洞水槽で実験を行ったところ、新しい実験事実として両者のスパン平均流速の鉛直分布の間に著しい差が起こることを見つけたことです。我々は、この実験事実をLangmuir循環流による移流効果によって説明しています。即ち、Langumuir循環流による鉛直循環流の移流効果は幅の狭い水槽ほど強く起こり、上下層の間に強い運動量交換を惹起するため水槽の横幅の大小がスパン平均流速の鉛直分布に強い影響を与えるためであると考えます。

Research Products

• [Publications] 埜口英昭・水野信二郎他2名: "風洞水槽内の流れの2次循環流の構造について" 水工学論文集. 40. 743-748 (1996)
• [Publications] 水野信二郎・埜口英昭・木村康隆: "風と開水路の流れの相互作用に関する室内実験" 水工学論文集. 41. 1145-1148 (1997)
• [Publications] S. Mizuno, H. Noguchi, Y. Kimura: "A pair of Langmuir cells in two laboratory tanks (II)" Journal of Oceanography. 54,No1. 77-100 (1998)