瞬時放出された物質の乱流拡散機構の解明と数理モデルの構築

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650194
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: 角田 博之 山梨大学, 工学部, 助教授 (10207433)
• Keywords: 流体工学 / 乱流 / 乱流拡散 / 流れの可視化 / 画像処理 / 数値流体力学 / 確率モデル / マルコフ過程

Research Abstract

本研究の目的は,乱流中に瞬時放出された物質拡散場の瞬時濃度場を画像処理手法を利用して調べ,さらに,乱流拡散場の数値予測モデルの構築を行うことにあり,本年度は以下の研究実績が得られた.
1.瞬時源発生装置の製作と画像計測システムの構築
瞬時源発生装置の製作に先立って,まず,瞬時源によって形成される物質拡散場の瞬時濃度場を2次元面で画像計測するための画像計測システムの構築を目指した.このために3CCD方式によるカラーカメラおよび画像データ取得用の画像処理ボードを新規購入し,時空間的に変動する物質濃度場を高精度で動画計測することが可能な画像計測システムの構築に着手した.計測システムの完成と瞬時源発生装置の製作・検定を次年度に行う.
2.乱流発生装置の製作と検定
本研究では最終的に均一せん断乱流中での拡散場計測を目指すが,まず,より基本的な乱流場として一様等方乱流場を選び,その乱流発生装置を製作した.そして,熱膜流速計を用いた乱流変動速度場の測定により,本発生装置で得られた一様乱流場の有効性を検証した.均一せん断乱流の発生装置の製作は次年度以降に行う予定である.
3.拡散場予測モデルの考案
実験等で得られる乱流速度場の統計量データを援用して拡散粒子のラグランジュ速度を計算し,乱流拡散場を数値予測するための確率モデルを考案した.そして管内流における乱流拡散場の数値計算から,平均濃度場に関して理論および実験とよく一致する結果を得た.また,変動濃度場の数値予測モデルの発展に必要不可欠な乱流中における一対の粒子群の相対拡散場に関する特性を乱流直接計算手法により調べた.

Research Products

• [Publications] Yasuhiko SAKAI: "Diffusion in Turbulent Pipe Flow Using a Stochastic Model" JSME International Journal. 39・4. 667-675 (1996)
• [Publications] 角田 博之: "乱流直接計算法による流体粒子対の相対拡散に関する研究" 日本機械学会第74期全国大会講演論文集(III). 96・15. 263-264 (1996)