多点速度と変動圧力の同時測定に基づく乱流微細構造と普遍法則の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650175
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 辻 義之 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00252255)
• Keywords: 乱流 / 普遍法則 / 微細構造 / 速度・圧力変動

Research Abstract

コンデンサマイクロフォンを用いた圧力測定に関して、円柱後流と噴流場での速度変動との同時測定を実施した。カルマン渦による速度変動と圧力変動との定性的な対応から、数Paの圧力変動が測定可能であることを確かめ、噴流場(中心軸上;R_λ〜200)での計測をおこなった。変動圧力の確率密度関数は、負のスキューネス(負の値がガウス分布から大きくずれる)をもつこと、エネルギースペクトルの誤差が少なく極めて良好に計測でき、定量的にも数値計算に近い結果を得る事ができた。しかし、圧力変動については、幾つかの計測およびデータ処理上の問題点があることが判明した。圧力プローブは、高周波成分はヘルムホルツ共振により2kHz程度まで、また、低周波成分については現在使用しているマイクロホンの構造上から10Hzまでしか測定できず、低波数に及ぶ大きな変動を捕らえられないこと。また、大きな速度の乱れに追随して圧力変動範囲も広範に及ぶが、それらの計測には静圧孔の加工精度と静圧管の肉厚を可能な限り薄くすることが必要となる。また、一般的な測定誤差を少なくするためには、マイクロフォンの背面圧の影響を正確に把握することが不可欠であることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] T.Ito, Y.Tsuji et al.: "Application of ultrasonic velocity profile meter to vortex"Experiments in Fluids. 31. 324-335 (2001)
• [Publications] 辻 義之他2名: "平板乱流境界層対数速度分布領域における変動速度"日本機械学会論文集(B編). 68・667(未定 3月出版). (2002)
• [Publications] 辻 義之他3名: "自由界面波上のリップル形成に関する実験的研究"日本機械学会論文集(B編). 68・670(未定 6月出版). (2002)