波状流路内の2次流れと物質移動促進との関連性

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62550701
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 河村 祐治 広島大学, 工学部, 教授 (90034298)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 龍夫 広島大学, 工学部, 助教授 (90136135)
• Keywords: 波状流路 / 2次流れ / 物質移動促進 / 流れの不安定性

Research Abstract

流路壁が正弦波状をなす波状流路内に生じる2次流れ及び物質移動特性におよぼす影響について実験的な検討を行った.
1.2次流れは遠心力の不安定性よって形成ささるTaylor-Goertler渦であり, 幾何形状パラメータ(振幅・波長)にかかわらず, 流路間隔が壁面振幅の2倍以下では必ず発生することがわかった. したがって従来ほとんど問題とされなかった2次流れは, 流れのはく離と同様, 波状流路における流れの性質の一つとみなされる. また, 特殊な流動パラメータを用いることによって波状流路内の流れの不安定性を表す中立安定曲線を得た.
2.波状流路内に生じるTaylor-Goertler渦は曲率の方向が周期的に変化するため, 曲率一定の長方形曲りダクトとは異なり, 上・下壁面に渦を生じる. その配列は2つあり, 一つはどちらか一方の壁面だけに渦が形成される安定型と, 上・下壁面に同位相で形成される不安定型である. 特に後者の配列が渦の崩壊をみちびき, 乱流遷移を促進させることが明らかとなった.
3.2次流れの発生は局面からの物質移動速度を増進させる. 特に2次流れの特質によって流れが一波長毎に更新されるため, 物質移動の助走区間が短くなることが, その原因の一つであることが明らかとなった.

Research Products

• [Publications] 西村龍夫, 芳野正, 矢野浩司, 河村祐治: 流れの可視化. 7. 187-190 (1987)
• [Publications] 西村龍夫, 芳野正, 矢野浩司, 河村祐治: 第25回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (1988)