1999 Fiscal Year Annual Research Report
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09640494
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
水島 二郎 同志社大学, 工学部, 教授 (70102027)
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| Keywords | 急拡大管路流れ / 流れの不安定性 / 解の分岐 / 乱流遷移 / ピッチフォーク分岐 / ホップ分岐 |
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| Research Abstract |
急拡大部をもつ二次元対称流路流れの安定性、周期流およびカオスの発生、乱流への遷移について、数値シミュレーション・線形及び非線形安定性理論により理論的に調ベ、流れの可視化・LDVを用いた流速測定により実験的に調べた。具体的には、いろいろなアスペクト比の急拡大部を持つ流路流れの安定性を調ベ、対称性破壊および対称性回復のピッチフォーク分岐に対する臨界レイノルズ数を求めた。特に、急拡大部のアスペクト比が解の分岐に及ぼす影響を評価した。また、ピッチフォーク分岐とホップ分岐の入れ替わる臨界アスペクト比を求めた。さらに、流れの不安定性により流れのパターンが変化したときに管路内の圧力分布がどのような影響を受けるか詳しく調べた。
出口部(流出部)を2個もつ流路流れについても同様な研究を行い、流量制御や流れの中に発生する振動制御への応用について研究を行った。このとき、二つの境界条件を取り扱った。一つは2個の出口での圧力が等しい場合、もう一つは2個の出口での流出量が等しい場合である。その結果、いずれの場合にも、流れはピッチフォーク分岐を起こし非対称な流れとなることを発見した。
急拡大部をもつ流路の特別な場合として対称な急拡大管流れの遷移を調べたところこの流れは不完全ピッチフォーク分岐となることが分かった。この不完全性の原因として、対称な管路に含まれているわずかな誤差が流れの分岐構造を大きく変えることを証明するために弱非線形安定性理論を定式化し、この流れに適用した。その結果私の提唱した弱非線形安定性理論はこの不完全ピッチフォーク分岐を定性的のみならず定量的にも説明できることが分かった。
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[Publications] Jiro Mizushima: "Transitions of flow past a row of square bars"Journal of Fluid Mechanics. 405. 305-323 (2000)
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[Publications] Jiro Mizushima: "Transitions of flow in a distributor cavity one inlet and two outlets"Journal of the Physical Society of Japan. 68・11. 3514-3519 (1999)
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[Publications] 水島二郎: "急拡大・急縮小流路流れの流体力学的特性"日本機械学会論文集. 64・624. 2491-2498 (1998)
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[Publications] Jiro Mizushima: "Resonant interactions of Dean vortices in a curved channel flow nel flow"Journal of Physical society of Japan. 67・1. 130-139 (1998)
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[Publications] Jiro Mizushima: "Onset of 3D thermal convection in cubic cavity"Journal of the Physical Society of Japan. 66・8. 2337-2341 (1997)
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[Publications] Keisuke Araki: "The nonaxisymmetric instability of the wide-gap spherical Couette flow"Physics of Flueds. 9・4. 1197-1199 (1997)
