2011 Fiscal Year Annual Research Report
ノズル内部に設置した偏向板や偏向リングによる噴流の拡散制御に関する研究
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22560160
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
木綿 隆弘 金沢大学, 機械工学系, 教授 (40225107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 繁男 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (70272953)
小松 信義 金沢大学, 機械工学系, 助授 (20436827)
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| Keywords | 噴流 / 円形ノズル / 平面ノズル / 同軸ノズル / 乱流混合 / 流れの制御 / 流体計測 / 数値シミュレーション |
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| Research Abstract |
本研究では、円形や平面噴流出口直前のノズル内部に縮小または拡大する小さな有限長ノズル(偏向板または偏向リング)を設置することで、簡易的に速度差を有する同軸噴流を形成させて、噴出後のジェットの拡散とエントレインメントを制御するデバイスの研究開発を行うことを目的としている。
今年度は、主に、円形噴流出口直前のノズル内部に縮小または拡大する小さな有限長のノズルを設置した場合の円形噴流に関してレイノルズ数左Re≒3.3×10^4の下で空気噴流実験を行い、熱線流速計のよる流れ場計測と高速ビデを用いた可視化実験を行った。その結果、拡大リングを設置した円形噴流は、外側噴流のノズル出口速度が大きく乱れも増加するため、噴流の広がりが大きくなること。縮小リングを設置した円形噴流は、内側噴流にポテンシャルコアを有し、中心軸付近の速度減衰が小さいため、噴流があまり広がらないことを明らかにした。
さらに、平面噴流出口直前のノズル内部に縮小または拡大する小さな有限長のノズルを設置した場合の平面噴流に関しての数値シミュレーションをANSYS FLUENTを行い、昨年度行った空気噴流での実験結果と同様に拡大偏向板を設置した平面噴流は、せん断層が強まり、上流で混合・拡散が促進されること。縮小偏向板を設置した平面噴流は,内側噴流にポテンシャルコアが形成され、ノズル出口近傍でのせん断層の弱まり、混合・拡散が抑制されることを確認した。このように、噴流の広がりの減少と増大のメカニズムが軸対称と2次元の流れ場で同様であることを初めて見出したことは意義がある。
以上の研究成果は、日本機械学会の国内と国際会議の講演会、可視化情報学会で報告した。
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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
同軸円形ノズルによる軸対称の流れ場における市販コード(FLUENT)を用いた数値シミュレーションと空気による円形噴流実験に関してデータを取得し、水噴流実験に関しては現在実験を進めているため、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
円形や平面噴流出口直前のノズル内部に縮小または拡大する小さな有限長のノズル(偏向板または偏向リング)を設置することで、噴流を拡散させる条件と、拡散させない条件が明らかになってきたため、ノズル形状の3次元化、強制加振の影響を調べ、さらなる制御条件を明らかにする。
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