振動二次元柱状物体からの境界層剥離流れ・渦構造に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650164
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 横井 嘉文 横浜国立大学, 工学部, 助手 (10242380)
• Keywords: 交互渦 / 双子渦 / 剥離流れ / 振動円柱 / ロックイン / 三次元性

Research Abstract

曳航水槽実験装置を用いて、固定円柱および流れ方向に強制的に振動している円柱からの渦放出特性について、可視化および流体力測定実験を行った。円柱表面上スパン方向に設けられた小孔から可視化インクの浸出を行い、アルゴンガスレーザを光源とした可視化光源などを用いて境界層はく離流れの計測を行い、三次元的なはく離流れの特徴を把握した。次に流れ方向に強制的に振動させた円柱からの渦放出特性について、振動振幅比2a/d=0.2、振動周波数比f/f_Kが1.6から2.6の範囲で、境界層はく離流れ、スパン方向の三次元性、揚力・抗力特性、渦放出特性などについて調査を行った。その結果以下の事柄が得られた。
(1) 交互渦放出と双子渦放出が間欠的に発生する領域はf/f_Kが1.9から2.4の範囲であり、f/f_Kが1.8以下ではすべて交互渦放出であり、f/f_Kが2.5以上ではすべて双子渦放出であり間欠的に入れ替わって放出されることはなかった。
(2) 交互渦放出と双子渦放出が間欠的に起こっている状況での流れの可視化より、双子渦放出が比較的長く続く時には円柱から双子渦を放出している領域がスパン方向に長くなっていることが確認された。
(3) ロックイン領域であっても、交互渦放出の場合には渦放出に三次元的な構造が確認された。
(4) 流体力の加振変位に対する位相差はf/f_K=2.2から2.6において若干の進み位相となることが観測された。しかしながら本条件の計測手法ではデータ処理方法が困難なため、より詳細な計測システムやデータ処理を必要とする。