2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24656518
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
前川 博 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (90145459)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 乱流境界層 / 摩擦抵抗低減 / 亜音速流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音速流における摩擦係数予測式を基に，温度勾配をもつ低亜音速乱流境界層における摩擦抵抗係数は，速度分布が指数則でよく近似できることから，平板乱流境界層で用いられているブラジウス則Cｆ＝0.025（Reθ）（－１/4）からの偏差が予測式であるとして，温度比（Te/Tw）（1－〈ｎ＋１〉ｍ）（２ｍ＋１）/(1+m)
が抵抗低減の大きさであると予測した式と，温度分布と速度分布より摩擦係数を求めて計算した実験結果（実験した温度範囲では）とよく一致した．実験では，0.89＜Te/Tw＜0.95の範囲であったので，代入すると（m=0.25,n=2/3）， 0.916<(Te/Tw）0.7<0.965
となり，この結果を速度分布から得られた摩擦係数を比較すると8.65%（ｘ/L＝50％）から2%（ｘ/L＝70％）の摩擦抵抗が低減したことを示した．速度分布からクラウザー線図法で得られた摩擦係数をプロットすると予測式と一致した．実験で得られたバルクRichardson数=-0.77×10－５で浮力効果は極めて小さい．また、 渦Dynamicsへの温度勾配の影響について検証すると，ストリークと渦構造の全体像と境界層内渦強度（速度勾配テンソルの第二不変量で定義）を，主流温度と壁面温度の比Te/Tw＝0.55の高速流（浮力の影響を無視できる）において低速ストリーク・ヘアピン渦構造を観察して，類似な構造であることが確認された．速度分布はVanDriest変換をして対数則によく一致することが確認された．さらに，Reθ＝2000では，Te/Tw＝0.55の影響は境界層内渦強度が統計平均80％と小さくなるが，レイノルズ数の影響の方が大きく，渦Dynamicsへの温度勾配の影響は大きくないと結論した．したがって，風洞実験の温度比Te/Tw＝0.9では渦力学への影響は非常に小さく予測式がそのまま使用できる．
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