縦渦により制御された壁面噴流におけるヘリシティの役割

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750195
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 望月 信介 山口大学, 工学部, 助教授 (70190957)
• Keywords: 壁面噴流 / 縦渦 / 乱流制御 / 三次元乱流場 / ヘリシティ

Research Abstract

本研究の目的は、ハーフデルタ翼により誘起した縦渦を用いてStronger Wall Jet(外層が主である壁面噴流)を制御し、乱流構造に及ぼす縦渦の影響を明らかにすることである。その場合、特にヘリシティの概念を用いて考察することが本研究の特徴である。
初年度の研究目標である計測システムの開発はすでに完了した。現在、自己保存のStronger Wall Jetに縦渦を導入し、平均速度、流れ方向渦度、レイノルズ応力の計測、および渦度輸送方程式の評価等を行い、実験結果を考察している。
以下に初年度において得られた主な研究成果、および次年度の研究目標を述べる。
1.計測システムの開発:(1)3μmのタングステン線をセンサーとする単一傾斜熱線プローブを用い、乱流計測システムを開発した。(2)運動量積分方程式による二次元性の確認方法を壁面噴流に対して確立した。
2.単一縦渦を導入した場合:(1)Stronger Wall Jet中における縦渦の下流への発達および減衰の程度は、乱流境界層中の結果と比べて極めて大きい。(2)非等方レイノルズ応力の非一様性による影響は主に縦渦の減衰として作用し、Stronger Wall Jet中におけるその程度の増加を縦渦挙動の定性的推測に基づき解釈した。
3.縦渦対(Common-up Flow)を導入した場合:(1)縦渦の経路および減衰の程度は単一縦渦の場合と同様であるが、半径の発達は縦渦対において比較的小さい。(2)縦渦対導入による運動量流束の増加は、単一縦渦導入の場合に比べ若干大きい。
4.次年度の研究目標:(1)他形態の縦渦対(Common-down Flow)を導入した実験を行う。(2)渦塊の尺度(例えば、混合距離)を求め、3つの渦形態および非撹乱流との比較からヘリシティの効果を明らかにする。

Research Products

• [Publications] 望月信介: "縦渦により制御された壁面噴流における渦度輸送方程式の評価" 日本流体力学会年会‘97、講演論文集. 157-158 (1997)
• [Publications] 望月信介: "単一傾斜熱線プローブを用いた乱流計測" 山口大学工学部研究報告. 48巻1号. 23-30 (1997)
• [Publications] 望月信介: "縦渦による壁面噴流の制御" 日本機械学会論文集B編. 64巻617号. 100-106 (1998)
• [Publications] Shinsuke MOCHIZUKI: "Evolution of an Embedded Streamwise Vortex in a Turbulent Stronger Wall Jet" Euromech Colloquium 364(Marseile,France). 74-74 (1997)