ダクト中で上流支持された柔軟体の自励振動を利用した渦発生器に関する研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20560157
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 横田 和彦 Nagoya Institute of Technology, 工学研究科, 教授 (70260635)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 光太郎 工学院大学, グローバルエンジニアリング学部, 教授 (80252625)
• Keywords: 渦発生器 / 柔軟体 / 自励振動 / 上流支持

Research Abstract

超音速流中に上流支持された自励振動する柔軟体が流れ場に与える影響を詳細に調査するため,柔軟体の振動を模擬した数値計算を行った.特に,柔軟体の振動周波数および振動振幅が流れ場,特に渦度場,に与える影響を調査することを目的とし,周波数および振幅を設定することができるmoving gridを用いた数値計算を行った.実験では柔軟体振動が1次モードの振動に近いということが明らかになっていたため,数値計算でも同様に一次モードの振動とした.また,数値計算の計算コードは支配方程式を2次元Navier-Stokes方程式とし,離散化にはTVDスキームを用いた有限差分法を採用した.その結果,まず振動周波数の影響に関しては以下のことが明らかになった.低周波数の場合の方が高周波数の場合よりも,より強い渦度変動を発生させることができ,かつ低周波数の場合の方が高周波数の場合よりも単位全圧損失に対する渦度変動の割合が大きい.また高周波数の場合の方が低周波数の場合よりもダクト幅方向により広い範囲に渦を生成し,攪拌および拡散することができる.次に,振動振幅の影響に関しては以下のことが明らかになった.低振幅の場合の方が高振幅の場合よりもより強い渦度変動を発生させることができる.低振幅の場合の方が高振幅の場合も全圧損失に対する渦度変動の比が大きい.高振幅の場合の方が低振幅の場合よりもダクト幅方向により広い範囲に渦を生成し,攪拌および拡散することができるが,全圧損失が大きくなってしまう.