2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study for universal function of friction coefficient and velocity profile in pipe flow at high Reynolds number
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15H03923
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
古市 紀之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (10334921)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 義之 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00252255)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高レイノルズ数 / 壁乱流 / 管内流 / カルマン定数 / 普遍的流速分布 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H29年度においては、大口径（387mm）配管を用いて平均流速分布および乱れ強度分布の計測実験を行った。この試験は異なる口径（異なる流動条件）におけるカルマン定数をはじめとする定数の比較および、レイノルズ数をRet=5x10^5まで拡張することによる普遍性に対する議論を追求するためのものである。H27, H28年度に実施した小口径配管と本年度の実験結果は、カルマン定数において非常に良い一致を示した。また、レイノルズ数を拡張することにより、カルマン定数が0.384に漸近することが明らかになった。この成果は、他の壁乱流におけるカルマン定数に極めて良く一致しており、流動場が異なっても一定の勾配を持つ流速分布となることを示している。一方、付加定数については両者において差が観測される。付加定数は他の壁乱流とも異なる値を示しているように、場に依存した値となることが分かった。
H29年度は、さらに空間分解能が平均流速分布や乱れ強度分布に与える影響についても、詳しく実験的に調査した。実験は、配管へのレーザーの入射角度を変更することにより、流動場における空間分解能（測定体積）をパラメトリックに変化させることにより行った。その結果、乱れ強度分布の壁面近傍第一ピークにおいては、測定体積の影響が大きいことが明らかになり、精度の高い計測のためにはL+<10程度の測定体積とする必要があることが明らかになった。また、y+>100においては、測定体積の影響をほぼ受けないことも明らかにすることができた。
この他、壁面垂直成分の計測も行った。その乱れ強度分布はDNSと非常に良い一致を示しており、今後のレイノルズ応力計測におけるバックデータの取得に成功した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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