1999 Fiscal Year Final Research Report Summary

粗面開水路流における渦の動的構造に関する実験的研究

Research Project

Project/Area Number	10650515
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	水工水理学
Research Institution	Ritsumeikan University
Principal Investigator	WELLS J.C 立命館大学, 理工学部, 助教授 (60301644)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	宇民正和歌山大学, システム工学部, 教授 (00027244) 江頭進治立命館大学, 理工学部, 教授 (00027286)
Project Period (FY)	1998 – 1999
Keywords	境界層 / 乱流構造 / 渦 / Particle Image Velocimetry
Research Abstract	本研究は、乱流構造を調べるための測定技術の開発とそれによって得られるデータに基づいて粗面乱流構造を明らかにしようとするものであって、ここでは、次の二つのテーマに焦点を絞り、これらを推進している。(1)Particle Image Velocimetry("PIV")法の開発、(2)粗面開水路乱流構造に関する実験とデータの収集・解析課題(1)は、次のように進めている。これまでの殆どのPIV実験においては、ライトシートは主流に対して平行に照射されている。ところが、乱流境界層において流れ方向の渦構造(「縦渦」)が卓越し、これらの構造を解析するためには、横断面で照明した方が最適である。そこで、本研究では、横断面に照射できる装置を用意した。これは、Nd:YAGダブルパルスレーザー(Quantel社、仏国)光を用いて、トレーサー粒子の平均流れに合わせて主流方向にレーザーシートを移動する。現在この装置をstereo PIVに適用するため準備している。課題(2)については、次のように進めている。滑面開水路上の縦渦構造を明らかにするため、PIV実験を行った。ここで、上記のように流れを横断面で照明することによって、逆回転の渦ペアーの存在を確認できた。この染料パターンの画像解析の結果、縦渦の空間関係は、staggeredである。この構造は、1991年から米国のStanford大学等で行なわれた数値シミュレーションの結果によって推定されているが、本研究は、これに対して世界で初めて直接に実験的な証拠を得ていると考えている。さらに、王断面内のひずみおよび回転運動の二点相関の結果、乱流境界層が垂直方に対して斜めの構造を持つことを分かった。

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Wells,J.C., Yamamoto,Y.: "Experimental spatio-temporal structure of vortical and straining regions near the wall of open channel flow."土木学会水工論文集. 45巻. 523-528 (2001)
[Publications] Wells.J.C., Y.Yamane, Y.Yamamoto, S.Egashira, H.Nakagawa: "Dye visualization and P.I.V. analysis of streamwise vorticity structure in a smooth-bed open channel"土木学会水工論文集. 44巻. 491-496 (2000)
[Publications] 高島史揚,山本恭史,Wells,J.C., 江頭進治,中川博次: "固体粒子移動時における流体の運動特性"土木学会第55回年次学術講演会講演集. (CD-ROM). II-222 (2000)
[Publications] 山本恭史,山根祐樹,Wells,J.C., 江頭進治,中川博次: "滑面開水路における縦渦の動的挙動(PIVによる解析)"第49回理論応用力学講演会講演論文集NCTAM2000. 15-16 (1999)
[Publications] 山本恭史,山根祐樹,Wells,J.C., 江頭進治,中川博次: "可視化計測を用いた開水路乱流にける縦渦の挙動解析"流れの計測. 15巻21号. 33-39 (1999)
[Publications] 山根祐樹,Wells,J.C., 江頭進治,中川博次: "開水路上における縦渦の構造の特性と力学"第30回流体力学講演会講演集. 113-116 (1998)
[Publications] Wells,J.C., Yamane,Y., Yamamoto,Y., Egashira,S., Nakagawa,H.: "Proceedings of IUTAM Symposium on Geometry and Statistics of Turbulence, Kambe et al. (eds.)"P.I.V. in the cross-stream plane of a turbulent channel flow ; evidence for oblique structure.. 357-364 (2001)

1999 Fiscal Year Final Research Report Summary

粗面開水路流における渦の動的構造に関する実験的研究

Principal Investigator

WELLS J.C 立命館大学, 理工学部, 助教授 (60301644)

Research Products

[Publications] Wells,J.C., Yamamoto,Y.: "Experimental spatio-temporal structure of vortical and straining regions near the wall of open channel flow."土木学会水工論文集. 45巻. 523-528 (2001)

[Publications] Wells.J.C., Y.Yamane, Y.Yamamoto, S.Egashira, H.Nakagawa: "Dye visualization and P.I.V. analysis of streamwise vorticity structure in a smooth-bed open channel"土木学会水工論文集. 44巻. 491-496 (2000)

[Publications] 高島史揚,山本恭史,Wells,J.C., 江頭進治,中川博次: "固体粒子移動時における流体の運動特性"土木学会第55回年次学術講演会講演集. (CD-ROM). II-222 (2000)

[Publications] 山本恭史,山根祐樹,Wells,J.C., 江頭進治,中川博次: "滑面開水路における縦渦の動的挙動(PIVによる解析)"第49回理論応用力学講演会講演論文集NCTAM2000. 15-16 (1999)

[Publications] 山本恭史,山根祐樹,Wells,J.C., 江頭進治,中川博次: "可視化計測を用いた開水路乱流にける縦渦の挙動解析"流れの計測. 15巻21号. 33-39 (1999)

[Publications] 山根祐樹,Wells,J.C., 江頭進治,中川博次: "開水路上における縦渦の構造の特性と力学"第30回流体力学講演会講演集. 113-116 (1998)

[Publications] Wells,J.C., Yamane,Y., Yamamoto,Y., Egashira,S., Nakagawa,H.: "Proceedings of IUTAM Symposium on Geometry and Statistics of Turbulence, Kambe et al. (eds.)"P.I.V. in the cross-stream plane of a turbulent channel flow ; evidence for oblique structure.. 357-364 (2001)