2018 Fiscal Year Research-status Report
風洞実験による壁乱流中の大規模構造の発生・維持機構の解明と新規抵抗低減手法の探索
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18K13683
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
岩野 耕治 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20750285)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 乱流境界層 / 大規模構造 / バースト現象 / 抵抗低減 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では風洞実験により大規模構造の発生・維持機構を解明し，新規の抵抗低減手法の指針を見つけることを目指す．本年度は，風洞実験により，制御を与えていない状態で，平板乱流境界層中の境界層厚さと同程度の大きさを持つ大規模構造の特徴を調べた．さらに大規模構造と壁面近傍の小規模構造（バースト現象）との関係を実験により詳細に調査した．乱流境界層内の対数領域に存在する大規模構造とバッファ領域に存在するバースト現象を同時に捉えるために，10点で同時に主流方向瞬時流速を測定可能な櫛形の熱線流速計プローブを制作し，長時間の流速データを取得した．実験により，高速の大規模構造の下ではバースト現象の発生周波数が大きく，逆に低速の大規模構造の下ではバースト発生周波数は小さいことが明らかになった．また，大規模構造の長さと速度により場合分けし，バースト現象の波形を調べたところ，大規模構造の長さと速度はバースト波形自体には影響を及ぼさないことも明らかとなった．また，大規模構造のスパン方向のゆらぎ（meandering）もバースト波形には影響を及ぼさないことが示された．加えて，本年度は，次年度に向けて，大規模構造を制御するための高圧電源装置を導入し，制御に最適なプラズマアクチュエータの形状等について文献調査を行った．また，本年度は熱線流速計として主流速度のみを測定可能なI型プローブを用いたが，次年度において主流速度だけでなく，垂直方向やスパン方向の流速を測定するためのX型流速計プローブの制作を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通りに研究を遂行し実験により，平板乱流境界層中の大規模構造とバースト現象（小規模構造）に関係に関する複数の知見が得られたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
大規模構造が小規模渦構造のクラスタリングにどのように影響を与えるかを理解するために，境界層内に人工的な大規模構造を導入する風洞実験を行う．大規模構造は壁面に並べたプラズマアクチュエータにより境界層内に循環流を作ることで生成する．人工的に導入した大規模構造が小規模渦クラスタリングに及ぼす影響を多点速度計測により調べる．また，バースト波形を検出することでヘアピン渦の大きさを評価する．加えて，自然に発生する大規模構造による小規模乱れの変調現象と比較を行うことで，小規模渦構造と大規模渦構造の相互作用の強さを評価する．さらに定常的に大規模構造の導入を行うのではなく，一度だけ瞬間的に導入し，その後は自然に発達させた場合にどうなるかも調査する．
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| Causes of Carryover |
次年度使用が生じた理由は，成果発表先が国内であったことと，成果発表が和文において主に行われたためである．当該予算は，研究成果を国際学術誌に論文として投稿する際に使用する予定である．
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