2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the flow behavior and fluid body force around an arm inserted into a flow driven by rotating disks mounted in an enclosure
| Project/Area Number |
26820048
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
白井 克明 神戸大学, 先端融合研究環, 助教 (00634916)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 積層円盤による回転流れ / 非軸対称容器内の流れ / PIV計測 / 屈折率整合 / 流体力 / ハードディスクドライブ / 流体機械 / 情報ストレージ機器 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
容器内で積層回転円盤に駆動される流れは流体機械や情報ストレージ機器で広く用いられ、多くの場合に複雑な非定常挙動を示し、流体関連振動の原因となるなど機器の性能に影響を及ぼす。本研究では情報ストレージ機器のハードディスクドライブを念頭に、シュラウド開口部と挿入アームを擁する非軸対称容器内で同軸積層回転円盤が生み出す流れの非定常挙動を調べ、アーム周囲の流れの速度場から挿入アームに加わる流体力算出を目指した。
実験では、屈折率整合を施した全透明モデルを用いて開口部の存在と挿入アームの挿入による流れ場の非軸対称性の影響を調べた。ダブルパルスレーザーとパルスディレイジェネレーターを導入し、粒子画像流速計（Particle Image Velocimetry）を自力構築し、2次元2成分のPIV法による速度場計測を実現した。まずは円盤領域の流れに着目し、異なるレイノルズ数で円盤に平行な2断面に対し4種類のアーム挿入角度で計測を実施し、流れに対する影響を調べた。PIV計測による円盤平行断面内の平均流速分布の解析から、円盤の回転に伴い周回する流れは周方向に加速と減速を繰り返すことが明らかにされた。それは開口部の存在と挿入アームによるものであり、それらが別々のメカニズムで周方向速度の加減速を引き起こすことが解明された。次に、円盤平行断面に加え、アーム周囲の速度場からアームへの流体力を評価すべく円盤垂直断面の流れの観測を試みた。Scheimpflug原理で観察した結果、円盤垂直断面内で予期された2次流れ挙動がかすかに観測された。さらに数値解析ではOpenFOAM®を用いて実験と同一形状でLarge Eddy Simulationに基づく数値計算を実施した。円盤領域でのPIV計測による結果が数値解析においても概ね再現され、シュラウド開口部では非定常で入り組んだ3次元性の高い流れの存在が確かめられた。
|
Research Products
(3 results)
