乱流遷移過程における乱流くさびの特性解明

• 研究課題/領域番号: 08750208
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 一宮 昌司 徳島大学, 工学部, 講師 (50193454)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 境界層 / 乱流 / 遷移 / 単一突起 / 乱流くさび

研究概要

平板上の層流境界層内に境界層厚さと同程度の3次元単一突起を設置し、その下流に発達する乱流くさびを実験的に研究した。実験にはV,X形の熱線プローブを用い、突起直後の断面と、突起から十分下流に進んだ断面の代表として、突起高さのそれぞれ50倍、200倍下流の断面において、3方向の平均・変動速度を測定し、渦度、乱れエネルギ生成項の大きさを計算し、両断面間の縦渦構造の差異を調べた。熱線風速計の出力電圧はA/D変換され、計算機で処理された。その結果、以下のことが明らかになった。
(1)突起直後では乱流くさび内で多数の縦渦の存在が確認された。その渦はくさび中心に関して回転方向、渦軸の位置、渦の数が対称であった。
(2)突起から離れた断面では、くさび界面付近に、一対の縦渦が存在することが分かった。
(3)横方向平均速度成分の条件付平均より、乱流流体はくさびの外側へ向かうことがわかった。
(4)間欠領域における平均・変動速度、レイノルズ応力成分の乱流平均は非乱流平均よりも大きく、その差は突起直後の方が小さい。
(5)レイノルズ応力成分-uvには非乱流流体はほとんど寄与しない。-uv成分に対する非乱流流体の寄与も小さい。
(6)乱流くさび内では、乱れエネルギ生成項が正になっており、乱れエネルギ生成が行われている。