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渦と相互作用する波動の回析・散乱の研究

研究課題

研究課題/領域番号 09640476
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理学一般
研究機関東京大学

研究代表者

神部 勉  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (60013679)

研究分担者 梅木 誠  東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40221808)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
1999年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1998年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
1997年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード散乱波 / 衝撃波 / 渦輪 / 回析波 / 乱流の統計法則 / 回折波 / 乱流場 / 渦構造 / 渦運動 / 波動 / 直接数値シミュレーション / 高速流
研究概要

本研究では、渦運動と波動と相互作用の研究、および乱流場の中の渦構造の研究を目標としている。実験的には、空気中あるいは水中に強い渦を発生させ、その形状と運動の様子、および散乱波を音響学的および光学的に観測し、測定を行う。理論的には、乱流中の渦に関し、その周辺の速度場の統計法則について新しいモデルによる解析を行うとともに、直接数値シミュレーションのデータについて、その統計法則と構造との関係を明らかにする。応用面では高速流と騒音発生のメカニズムを明らかにすることを目的とする。
具体的には、渦輪と衝撃波の相互作用によって散乱される波を研究した。実験的には散乱波を観測し、測定し、さらにノイズ発生のメカニズムを考察した。渦による音波の散乱理論を渦輪と衝撃波の相互作用の問題に応用した。
また昨年度製作した乱流実験装置で、乱流場の微細構造である渦について、装置の壁面に埋めこんだ圧力センサーで圧力場の検出を行ない、自発的に生ずる細い渦によると思われる圧力信号を得た。
乱流場の統計法則を、乱流場で歪み変形を受ける渦、すなわちバーガース渦のアンサンブルの統計法則によって研究した。2点間の速度差の確率密度関数を求めて、速度差のn次モーメントのスケール則を明らかにするとともに、2次、3次モーメントとエネルギー散逸率について、コルモゴロフの4/5法則が成り立っていることを明らかにした。さらに、高次構造関数のスケール指数も求められた。
2次元の系で渦と水面波の相互作用について、Born近似が使えない場合の解析を行い、入射波の転位及び散乱波の解析を行った。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] T. Kambe: "Recent Findings From Computational Fluid Dynamics: Drag on Cylinders, Vortex Sound and Turbulence Statistics"AIAA-99-3704. (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kambe: "Statistical Laws Governed by Vortex Structures in Fully Developed Turbulence"Proceedings of IUTAM Symposium on Geometry and Statics of Turbulence. (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shimizu, Y. Watanabe and T. Kambe: "Scattered Waves Generated by Shock Waves and Vortex Ring Interaction"Fluid Dynamics Research. (to appear). (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C. Coste, F. Lund and M. Umeki: "Scattering of Dislocated Wave Fronts by Vertical Vorticity and the Aharonov-Bohm Effect I. Shallow Water"Physical Review E. 60.4. 4908-4916 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kambe: "Recent Findings from Computational Fluid-Dynamics : Drag on Cylinders, Vortex Sound and Turbulence Statistics"AIAA paper. (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kambe: "Statistical laws governed by vortex structures in fully developed turbulence"Proc. of IUTAM Symposium on Geometry and Statistics of Turbulence, ed. by Kambe, Miyauchi and Nakano (Kluwer 2000)..

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Shimizu, Y. Watanabe and T. Kambe: "Scattered waves generated by shock wave and vortex ring interaction"Fluid Dyn. Res.. 27 (to appear). (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C. Cost, F. Lund and M. Umeki: "Scattering of Dislocated Wave Fronts by Vertical Vorticity and the Aharonov-Bohm Effect. I. Shallow Water"Phys. Rev. E.. 60. 4908-4916 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kambe: "Recent Fiudings From Computational Fluid-Dynamics:Drag on Cylinders,Vortex Sound and Turbulence Statistics"AIAA-99-3704. (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Kambe: "Statistical Laws Governed by Vortex Structures in Fully Developed Turbulence"Proceedings of LUTAM Symposium on Geometory and Statistics of Turbulence. (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Shimizu, Y. Watanabe and T. Kambe: "Scattered Waves Generated by Shock Waves and Vortex Ring lnteraction"Fluid Dynamics Research. 26. (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] C. Coste, F. Lund and M. Umeki: "Scattering of Dislocated Wave Fronts by Vertical Vorticity and the Aharozor-Bohm Effect I Schallow Water"Physical Review E. 60・4. 4908-4916 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimizu,Y.Watanabe and T.Kambe: "Scattered waves generated by shock wave and vortex ring interaction" Fluid Dynamics Research. 25. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ishii,S.Adachi and T.Kambe: "Sound generation in oblique collision of two vortex rings" Journal of Physical Society of Japan. 67. 2306-2314 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Takahashi,Kambe,Nakano,Gotoh,and Yamamoto: "Conditional averages and probability density functions in the passive scalar field" Journal of Physical Society of Japan. 67. 833-841 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Takahashi,Kambe,Nakano,Gotoh,and Yamamoto: "Probability density function of longitudinal velocity incremetn in homogeneous turbulence" Journal of Physical Society of Japan. 68. 86-96 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Suzuki,Y.Watanabe,and T.Kambe: "Geometrical analysis of free rotation of a rigid body" Journal of Physics : Math.Gen.31. 6073-6080 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Tsutomu Kambe and Tarou Shimizu: "Observation of waves generated by shock-vortex interaction." Proceeding of the Second Intemational Workshop on Shock Wave/Vortex Interaction.(in press). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] F.Takayama, T.Kambe et al.: "Scattered wave by shock-vortex interaction." Proceeding of the Second International Workshop on Shock Wave/Vortex Interaction.(in press). (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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