High-Accuracy Measurement of Reynolds Shear Stress by a Micro Flow-Direction and Velocity Sensor

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04237
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19020:Thermal engineering-related
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Houra Tomoya 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00324484)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 乱流 / レイノルズ応力 / 熱線流速計 / 抵抗線温度計 / 風向風速計

Outline of Final Research Achievements

In order to quantitatively predict the transport of heat and mass in turbulent flow, it is necessary to measure physical quantities such as Reynolds shear stress. In this research, we have developed a hot-wire anemometry that operates on a new principle and realized high-precision measurement of Reynolds shear stress. The newly developed parallel two hot-wire anemometer has a shape in which two I-shaped hot-wire sensors of the same shape driven by a constant temperature type are arranged in parallel with each other slightly separated in the vertical direction of the flow. This sensor can continuously detect the wind speed and the wind direction. As a result of verifying the measurement accuracy of the turbulent field of the cylindrical wake, we obtained sufficiently reliable measurement results not only for the average velocity and turbulence intensities of fluctuations, but also for the Reynolds shear stress and dynamic characteristics.

Free Research Field

熱流体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

身の周りの空気や水の流れのほとんどは時間的・空間的に乱れた状態にある。このとき熱や汚染物質はこの乱流運動によってその大半が運ばれるため、これを予測し制御するには、乱流を精密に計測することが重要である。本研究で対象としたレイノルズ応力とは、乱流によって流体にはたらく見かけの応力であり、さまざまな状況においてこれを測定することが必要とされている。常温常圧の気相乱流場に対して、これまで種々の計測方法が開発されているが、本研究成果は新しい原理にもとづく計測法を提案するものである。小スケールの連続的な乱流変動をレーザなどの装置を用いずに計測可能となったことからその意義は大きいと考えられる。