PIVとUVPの同時計測法による回転キャビティ内流れの渦構造の解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650182
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 山下 新太郎 岐阜大学, 工学部, 教授 (20023236)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 近藤 邦和 鈴鹿工業高等専門学校, 講師 (20234932) ; 井上 吉弘 岐阜大学, 工学部, 助教授 (00176455)
• Keywords: キャビティ内流れ / 三次元流れ / 時空間同時計測 / PIV / 超音波速度分布計

Research Abstract

本研究は,軸流中の円筒に設けられたキャビテイ内流れの渦構造の特性を実験的に解明しようとするものである。昨年度までに,キャビティを有する軸対称物体の製作と,幅および深さの等しいキャビティでPIV計測を行い,キャビティ内流れの平均速度ベクトルマップと渦度等値線を調べた.本年度においては,PIVソフトウェアの改良とアスペクト比の異なるキャビテイの製作を遂行し,より複雑な渦構造をとる流れ場において,PIVとUVPの同時計測を試みた.そして,PIVではキャビテイ横断面内の渦構造を,UVPではせん断層の三次元挙動を計測し,それらの同時計測結果からキャビテイ渦の三次元特性を明らかにする.主な研究成果・経過は以下の通りである。
1. 昨年度からの継続課題として,トレーサ粒子の検討を進めた.PIVの計測原理として相互相関法を用いた場合,PIVでは適切な濃度で注入された蛍光染料を,またUVPでは白金細線から水の電気分解によって発生させられる水素気泡をそれぞれ用いることとした.
2. キャビティ内の流れは局所において速度の差が大きく,この流れを高精度で計測するためにPIVソフトウェアの改良を行った.さらに,流れの非定常特性の解析のために,計測データの処理用ソフトウェアを開発した.
3. 以上の準備段階を経て,円筒静止時のアスペクト比4のキャビティ内流れの実験を行った,その結果から,平均の渦構造を速度ベクトルマップおよび渦度等値線によって示し,非定常特性として,せん断層のロールアップとキャビティ後縁でのクリッピング,変動渦度の大きさと最大渦度を示す位置の確率分布などを明らかにした.さらにデータ解析を進め,これら諸特性と三次元横込との関連を解明する予定である.

Research Products

• [Publications] 山下新太郎: "軸流中の細長回転円筒上の乱流境界層の実験(第3報)" 日本機械学会論文集B編. 64巻626号. 3234-3240 (1998)
• [Publications] 井上吉弘: "軸流中の円筒上キャビティ内流れの実験" 日本機械学会第76期全国大会講演会. Vol.III. 175-176 (1998)
• [Publications] 山下新太郎: "円筒上キャビティ内流れの非定常特性のPIV測定" 日本機械学会流体工学部門講演会. (発表予定). (1999)