2003 Fiscal Year Annual Research Report
2円形乱流自由噴流のエントレインメント機構に対する渦構造の干渉効果の解明
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15560162
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| Research Institution | Tokuyama College of Technology |
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Principal Investigator |
藤田 重隆 徳山工業高等専門学校, 機械電気工学科, 教授 (70124104)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
張間 貴史 徳山工業高等専門学校, 機械電気工学科, 助手 (00300624)
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| Keywords | 2円形噴流 / 干渉 / ノズルピッチ / 平均速度場 / 三次元乱流場 / 二次流れ / エントレインメント / 渦構造 |
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| Research Abstract |
本研究では、2つの円形ノズルから流出する乱流自由噴流について、2噴流が干渉・合体するときの流れを可視化し、ノズルピッチ(噴流中心間距離/ノズル直径)が2、4および8の場合において
(1)渦構造が干渉・合体する過程を明らかにする
(2)周方向の渦および縦渦の干渉による周囲流体のエントレインメント抑制の原因を明らかにする
(3)ノズルピッチの違いによるエントレインメント機構の違いを解明する
これらの結果をふまえ、複数円形噴流の流れ場を制御するための方策(アクティブまたはパッシブ)を立てることを目的とする。
平成15年度は、可視化用光源となるレーザー光源装置を購入し、以下のように研究を行った。
1)可視化用水槽に適合した2円形噴流ノズルをジュラルミン板をフライス加工するごとにより製作した。熱線流速計による実験との整合性を考慮し、ノズルピッチは2,4および8の3種類とした。
2)流れを可視化するためのトレーサー粒子には、平均直径100μmのナイロン粒子を使用した。
3)レーザーシート光を2噴流の配置方向と流れ方向に平行(x-z平面)になるように照射し、2噴流に挟まれた領域における逆流および不安定性に起因する噴流自体の周期的変動(ふらつき)がないことを確認した。なお、そのときのシート光の厚さは約2mmであった。
4)予備実験を行い、CCDカメラによる撮影およびPIVソフトによる解析の校正を行った。
5)x-z平面およびx-y平面(2噴流の対称面)内の可視化映像をCCDカメラで撮影し、パーソナルコンピュータに動画ファイルを保存した。
6)可視化映像より渦構造の変形を観察した。2噴流の干渉・合体過程における渦の変形過程および2噴流に挟まれた領域の渦構造の変化がエントレインメント率に対して与える影響については、現在考察中である。
今後の予定
国際会議(The ERCOFTAC International Symposium On Engineering Turbulence Modeling and Measurements-ETMM6-)にこれまでの結果をまとめて投稿予定。
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