2006 Fiscal Year Annual Research Report
浮力噴流と大気環境条件を満たす大規模乱流との干渉過程に関する実験的解明
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18560166
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
関下 信正 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (70283489)
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| Keywords | 大規模乱流 / 加熱噴流 / 設置境界層 / 熱運動量輸送 / 浮力 / 風洞実験 / 流れの可視化 / 熱線計測 |
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| Research Abstract |
煙突からの熱・汚染物質の大気拡散や火山灰の飛散予測の基礎となる実験データの蓄積を目指して、加熱気流(噴出口の直径D=83mm最大温度差30K)を鉛直上方に噴出させる浮力噴流(噴出口での平均流速2mls)について、煙線法による高速度カメラでの流れの可視化、および、温度流速計を用いた温度速度場の計測を行った。さらに、大気乱流を正確に模擬することができる大気乱流風洞を用いて、室温の大規模乱流中(乱流レイノルズ数R_λ≒400)に加熱気流を噴出させた実験を行い、以下のことを明らかにした。
(1)浮力噴流単体では、噴出口近傍で形成される小規模な渦構造の成長は局所的な熱の影響を受け、渦形成周波数は時間的に変化していることをスペクトルおよびウェーブレット解析で明らかにした。さらに、小規模渦の合体、および、それによって形成される大規模渦の出現が不安定であり、その傾向は、周囲流体との温度差が大きいほど顕著である。
(2)非加熱噴流で観察されるポテンシャルコアに比べて、噴出口近傍での浮力噴流の内部は熱の影響で不安定になっており、噴流内部と外部の両方から乱雑領域が広がり、噴出口から2〜3Dの領域でポテンシャルコアが消失する。
(3)一般的な格子乱流中(R_λ≒20)では、熱噴流は単に流下するだけであるのに対して、大規模乱流中の熱噴流は大規模乱流中のインテグラルスケールの影響を受けて大きく揺らぐことが観察された。
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