円管壁面上を軸方向に流出する円形噴流の流動特性に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650215
• Research Institution: Kagoshima National College of Technology
• Principal Investigator: 中島 正弘 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70124170)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 椎 保幸 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (30270391) ; 田畑 隆英 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (50290846) ; 江崎 秀司 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40185111)
• Keywords: 乱流 / 円形噴流 / 熱線流速計 / 円形壁面

Research Abstract

円管の内壁面または円筒外壁面上を軸方向に沿って流出する円形噴流の流動特性を2チャンネル型熱線流速計を用いて実験的に研究した. 2年間の研究期間のうち,初年度は円管内壁面に沿って流出する噴流を,また次年度は円筒外壁面に沿って流出する噴流を,研究対象の流れ場とした.そして,これらの流れの平均流特性や乱流特性を詳しく調べることによって,この種の流れの特徴を明らかにした.さらに,最近流体力学の分野にも適用されつつあるウェーブレット解析手法も採用し,流れの非定常性にも着目して研究を進めた.得られた結論の主なものは以下の通りである.
1. 円管の内壁面上を軸方向に沿って流出する噴流の場合
(1) 比較的上流では,壁面垂直方向よりも円周方向への拡散が促進される.しかし下流に進むにつれて壁面の影響を次第に受けるようになり,円周方向への拡散は弱まり,相対的に壁面垂直方向への拡散が促進される.
(2) 流れ方向の乱れ成分が卓越し,ついで壁面垂直方向成分と円周方向成分が同程度であり,平面壁面噴流とは大きく異なる乱れ構造を本流れ場はもつ.
2. 円筒の外壁面上を軸方向に沿って流出する噴流の場合
(1) 比較的上流では,壁面垂直方向よりも円周方向への拡散が促進される.さらに下流に進むにつれて,噴流は円筒外壁に沿って拡散することができなくなり,円筒軸と同一方向に軸をもつ大規模なはく離渦を形成するようになる.
(2) このはく離渦の非定常性をウェーブレット解析した.その結果,約250msec程度の周期ではく離と壁面付着を繰り返している.