| Research Abstract |
円柱容器内で回転する円板まわりの流れを,可視化実験と数値解析の融合研究により解明を進めた.特に,円板が有意な厚みを持つ場合の,円柱容器側壁と円板リムの間に半径方法隙間で発達する流れの影響について調べた.実験においては,これまでに報告されている,円形波,スパイラル波,乱流スパイラルの存在を確認するとともに,円板が厚い場合の,ビーズ状の渦の存在条件を調べた.数値計算では,半径方法隙間が存在しない場合の流れの不安定性を評価し,スパイラル流,乱流スパイラル流が発生するレイノルズ数に目処をつけた.半径方向に隙間がある場合には,負の角度を持ったスパイラル流が発達する.これは,半径方向隙間での遠心力流れに起源する乱れが,円柱容器の端面を内側に伝達するために生成されるものである.半径方法に隙間が無い場合や,隙間が狭い場合は,正の角度のスパイラル流が生成される.これには,半径方向速度変曲点による不安定性が,主な発生原因となっている.これらの結果は,実験的観測,および,詳細な数値計算より明らかとなった.また,数値計算結果からは,スパイラル流から乱流スパイラル流に変遷する過程を,定量的に見積もる基準について検討した.リカレントプロット,速度成分のQ値,4象限分布,レイノルズ応力などを調べた結果,Q値の等値面の乱れを定量化した積分量が,妥当な結果を与えることを示した.
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