2000 Fiscal Year Annual Research Report
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10650180
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
佐々 浩司 高知大学, 理学部, 助教授 (50263968)
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| Keywords | 安定成層 / 高レイノルズ数乱流 / 乱流普遍構造 / 構造関数 / 熱輸送 / 間欠構造 / 条件付き計測 / 微細秩序渦 |
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| Research Abstract |
昨年度までに、直線状の安定成層(温度勾配30K/m)をなした強い乱流場(乱流レイノルズ数約300)を小型気象風洞内に形成することに成功した。これをさらに高精度化した温度流速計を用いて計測し、より高次の統計的特性について調べた結果、以下のことが明らかになった。
1.温度場の大局的な構造には小型風洞を用いたことによる壁面の影響が現れていたが、慣性小領域以上の普遍領域における微細変動の分布関数などはその影響を受けることなく、充分にレイノルズ数の高い普遍的乱流場の特徴を示すものであった。
2.温度スペクトルの普遍定数はパッシブスカラ場における値の2倍程度であり、浮力の効果が現れるアクティブスカラ場に関して新たな普遍定数の存在を暗示した。
3.安定成層乱流場においても中立乱流場と同様に速度構造関数に関する拡張自己相似(ESS)の成り立つことが確認された。これにより求められた構造関数のべき指数が示す傾向は中立乱流に関しては他の観測例を支持するものであったが、安定成層乱流では間欠性がより高められることがわかった。
また、速度変動鉛直成分の時間微分が大きな値をとることを条件として条件付き計測を行った結果、
4.安定成層乱流場においても、バーガース渦に似た速度分布を持つ微細秩序渦が存在していることが確かめられた。その直径を速度鉛直成分の正負のピーク間距離で定めると、DNSの結果を支持するほぼ10ηとなった。
5.しかし、この微細秩序渦と同時に起こる温度変動は極めて微弱であり、微細秩序渦が熱輸送に寄与しないことがわかった。低レイノルズ数の格子乱流における熱流束のピークが10ηであったことから、この結果は従来のスカラ輸送に関する格子乱流実験が乱流本来の輸送特性を示していなかったことを端的に示すものである。
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[Publications] K.Sassa,S.Matsunaga and H.Makita: "Buoyancy effect and universal structure of a stably stratified turbulence field"Advances in Turbulence VIII (Ed.C.Dopazo) CIMNE, Barcelona, Spain. 291-294 (2000)
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[Publications] 佐々浩司,松永修二,蒔田秀治: "レイノルズ数の高い安定成層乱流の特性"航空宇宙技術研究所特別資料. SP-47. 13-16 (2001)
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[Publications] K.Sassa: "Detection of Fine-Scale Coherent Structures in a High-Reynolds-Number Turbulent Flow"Special Publication of National Aerospace Laboratory. SP-48. 61-64 (2001)
