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2011 Fiscal Year Annual Research Report

流れ場におけるリズムとパターン発現の物理機構

Research Project

Project/Area Number 21540400
Research InstitutionDoshisha University

Principal Investigator

水島 二郎  同志社大学, 理工学部, 教授 (70102027)

Keywords円柱を過ぎる流れ / 急拡大管流れ / 流れの安定性 / 振動源 / パターンの発現 / 解の分岐 / 乱流への遷移 / ホップ分岐
Research Abstract

本研究の研究課題は定常流が不安定となって振動流へと遷移する物理機構、特に振動源とパターン発現の物理機構を明らかにし、その条件および流れのパターンを求めることである。平成23年度までは主に、円柱を過ぎる流れにおいてカルマン渦列が生じる物理的機構を見つけるため、物体直後にパルス型撹乱を与え、下流へ伝播する波束型撹乱を観察した。この研究では、パッシブモード不安定性とアクティブモード不安定性の概念を提案し、これらの定義に従って撹乱の成長を調べることにより、流れの全体不安定性とアクティブモード不安定性の関係を明らかにするとともにカルマン渦列が生成される物理機構を明らかにした。この研究成果を日本流体力学会、京都大学数理解析研究所共同利用研究集会「非線形波動現象の多様性と普遍性」等で発表し、論文としてPhysical Review Eに公表した。また、平成23年度には、柱状物体後流中に発生するカルマン渦列の消滅と再生成の機構について調べ、渦列の消滅は流れの不安定性がもつ固有の性質であることと、第2渦列の生成は第1渦列が消滅してできる剪断流の不安定性によるものであることを明らかにし、この成果を公表するための論文を執筆中である。別の例として、いくつかの急拡大部をもつ管路流れについて、数値シミュレーションと線形安定性解析を行い、流れがパッシブモード不安定からアクティブモード不安定性に遷移する機構とその条件を調べた。特に、申請者たちが平成20年度に発見した速く伝わる波と遅い波の双方について数値シミュレーションの結果を精査し、その成長率と伝播速度を評価し、この管路流れの全体不安定性解析の結果と比較した。その結果、この流れにおいても、流れがパッシブモード不安定からアクティブモード不安定性に遷移する条件は、波束の尾部(テイル)の群速度が0であることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画した通りに研究を実行しているため。

Strategy for Future Research Activity

ほぼ当初の計画通りに研究を実施している。いくつかの急拡大部をもつ流れの遷移については、数値計算の精度について十分な吟味を行う必要があるということが判明したので、計算結果の精度を検証中である。

  • Research Products

    (15 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (12 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Deflection of jets discharged into a reservoir with a free surface2011

    • Author(s)
      Akihiro Wada
    • Journal Title

      Fluid Dynamics Research

      Volume: 43 Pages: "025503-1"-"025503-17"

    • DOI

      10.1088/0169-5983/43/2/025503

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] カルマン渦列の振動源とその生成・消滅・再配列2011

    • Author(s)
      武本幸生
    • Journal Title

      京都大学数理解析研究所講究録

      Volume: 1761 Pages: 151-162

  • [Presentation] 柱状物体後流中でのカルマン渦列発生の機構2012

    • Author(s)
      大橋俊介
    • Organizer
      第61回理論応用力学講演会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所(東京都)
    • Year and Date
      2012-03-07
  • [Presentation] Annihilation and reincarnation of Karman's vortex street2011

    • Author(s)
      Hiroshi Akamine
    • Organizer
      International Workshop of Energy Conversion 2011 (IWEC2011)
    • Place of Presentation
      同志社大学(京田辺市)
    • Year and Date
      2011-11-29
  • [Presentation] 急拡大部をもつ管路内の流れの安定性と遷移2011

    • Author(s)
      村上真也
    • Organizer
      数理解析研究所研究会:非線形波動現象の研究の新たな進展
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所(京都市)
    • Year and Date
      2011-10-14
  • [Presentation] 円柱後流の不安定性と遷移2011

    • Author(s)
      武本幸生
    • Organizer
      第49回「乱流遷移の解明と制御」研究会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都市)
    • Year and Date
      2011-09-23
  • [Presentation] 角柱後流におけるカルマン渦列の消滅と再生成2011

    • Author(s)
      赤嶺博史
    • Organizer
      第49回「乱流遷移の解明と制御」研究会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都市)
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] 低アスペクト比角柱後流の安定性に関する実験2011

    • Author(s)
      稲澤歩
    • Organizer
      日本流体力学会年会2011
    • Place of Presentation
      首都大学東京南大沢キャンパス(八王子市)
    • Year and Date
      2011-09-09
  • [Presentation] 急拡大管路流れの不安定性と遷移2011

    • Author(s)
      村上真也
    • Organizer
      日本流体力学会年会2011
    • Place of Presentation
      首都大学東京南大沢キャンパス(八王子市)
    • Year and Date
      2011-09-09
  • [Presentation] カルマン渦列の消滅と再生成2011

    • Author(s)
      赤嶺博史
    • Organizer
      日本流体力学会年会2011
    • Place of Presentation
      首都大学東京南大沢キャンパス(八王子市)
    • Year and Date
      2011-09-07
  • [Presentation] 円柱を過ぎる流れの2つの不安定性2011

    • Author(s)
      大橋俊介
    • Organizer
      日本流体力学会年会2011
    • Place of Presentation
      首都大学東京南大沢キャンパス(八王子市)
    • Year and Date
      2011-09-07
  • [Presentation] Exchange of two modes of instability leading to sustained oscillations in the flow past a circular cylinder2011

    • Author(s)
      Yukihito Suzuki
    • Organizer
      The 7th East Asia SIAM Conference & RIMS Workshop on Methods in Industrial and Applied Mathematics (EASIAM2011)
    • Place of Presentation
      Waseda University Kitakyushu Campus (Kitakyushu City, Japan)
    • Year and Date
      2011-07-27
  • [Presentation] カルマン渦列発生の物理と数理2011

    • Author(s)
      水島二郎
    • Organizer
      数理解析研究所研究会:オイラー方程式の数理:カルマン渦列と非定常渦運動100年
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所(京都市)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-22
  • [Presentation] 角柱後流におけるカルマン渦列の発生・消滅・再生成2011

    • Author(s)
      赤嶺博史
    • Organizer
      第43回流体力学講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2011-07-07
  • [Remarks]

    • URL

      http://www1.doshisha.ac.jp/~jmizushi

URL: 

Published: 2013-06-26  

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