| Research Abstract |
本年度の研究は,多孔質体間隙部の乱流計測の結果に基づいて,乱流モデルを定式化することに目標があった.前年度に計測された多孔質体間隙部および多孔質体近傍における乱流量に基づいて,乱流モデルの適用性について検討した.
まず,多くの研究で用いられているブシネスクの仮説に基づく線形粘性近似について,無次元せん断速度と無次元Reynolds応力の関係を一方向流場および振動流場を対象として検討した.時間平均操作に基づいて定義されるそれらの関係は,一方向流場において二次元性が強い流れにおいては上記の仮説が成り立つと見なすことができることが確認された.その一方で,三次元性が強くなるにつれて両者の相関が低くなること,また,振動流場においても両者の相関が低下することが確認され,線形粘性近似の適用条件が明確になった.一方,空間平均操作に基づいて定義される両者の関係は,その作用方向の合致度が低く,特に,間隙部においては相関性が極めて低くなることが明らかになった.以上のことから,線形粘性近似の妥当性は低いと判断された.
次に,Reynolds応力の定式化に際し,線形粘性近似項に非線形粘性高を加えた非線形渦粘性モデルの適用性について検討した.非線形渦粘性モデルは,Reynolds応力の定式化にあたって,せん断速度だけでなく,回転速度や伸縮速度も考慮するものであるが,本モデルを用いた一方向流場におけるReynolds応力の再現性は極めて良好であること,また,振動流場においては,低速度の位相における再現性は必ずしも高いとは言い難いが,速度が十分に速い位相においてはその再現性が高いことを確認した.
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
屈折率整合法ではヨウ化ナトリウムを用いるが,これと比重(約1.3)が等しく,粒径が十分に大きなトレーサーが見つかっておらず,したがって,十分な三次元計測が行えていないのが実情である.
|
| Strategy for Future Research Activity |
実験によって物理現象を把握することは,極めて重要であると考えているので,比重の大きなトレーサーの探索を継続的に行っている.その一方で,数値計算によるアプローチも始めている.多孔質体という複雑な境界を比較的容易に扱うことができるIB法を用いて,多孔質体間隙流の再現性の検討を行っている.これに,乱流モデルを組み込んで計算を行い,得られた計算結果と実験結果を比較することにより,乱流モデルの妥当性について検討できるのではないかと考えている.
|
