2006 Fiscal Year Annual Research Report
主流乱れによるバイパス乱流遷移における乱流スケールの影響
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17560140
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
松原 雅春 信州大学, 工学部, 助教授 (10324229)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉野 正人 信州大学, 工学部, 助教授 (00324228)
佐々木 篤史 信州大学, 工学部, 助手 (80362101)
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| Keywords | 乱流遷移 / 境界層 / 乱流格子 / 流れの可視化 / 主流乱れ |
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| Research Abstract |
昨年度に引き続き,風洞による実験を行った。風洞は試験部に長さ2m厚さ10mmのアルミ板を挿入し,それを試験壁として用いた.試験壁の上端には前縁を有し,試験壁の片面に発達する境界層に対し煙による流れの可視化と熱線流速計による測定を行った.主流乱れはノズル上流と下流に設置した乱流格子で発生させた.
風洞実験の結果,ノズル上流に乱流格子を設置した場合,前縁付近での乱れ強さが0.5%となり,そのほとんどのエネルギー成分が低周波に集中していた.この格子から発生した主流乱れによる境界層遷移の様子を流れの可視化により観察した結果,昨年度観察された境界層内でnon-modalな撹乱がわずかな縞模様として観察された.しかし,遷移直前でΛ型の撹乱構造が見られ,それが崩壊して乱流に遷移していることが明らかになった.このΛ型の撹乱構造の発生原因を高速カメラによる撮影から観察した結果,Λ型の撹乱構造が発生する直前に局所的な波状の撹乱が観察された.この波状の撹乱は流れ方向に波数を持ち,その波長が線形安定理論から成長が予測されるトルミーン・シュリヒティング波の波長と一致することがわかった.これは,Λ型の撹乱構造が局所的に発生したトルミーン・シュリヒティング波が三次元的な不安定性により変形した結果であることを示唆している.
また、潜行水槽による実験のため、試験板を一定速度で潜行させられる水槽を製作し,流れの可視化実験を行った.その結果,主流乱れが十分大きいと境界層内にストリーク構造が観察され,non-modalな撹乱により乱流へ遷移することが明らかとなった.
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