| 研究概要 |
本研究は線形不安定過程をバイパスする境界層遷移を対象としている.まず,バイパス遷移機構を考える上で重要なストリーク不安定の基本的(普遍的)性質を実験的に調べ,次の結果を得た.ストリーク不安定にはヘアピン状渦に成長する対称モードと蛇行縦渦を生成する反対称モードの2つのモードがあり,対称モードは,本質的に水平剪断層のケルビン・ヘルムホルツ不安定に支配され,剪断層のスパン幅が小さくなるに連れてその増幅特性が弱まる.水平剪断層のスパン幅と剪断層厚さとの比が1程度にまで下がると全く増幅しなくなる.一方,反対称モードの増幅は後流型のスパン方向速度分布の不安定性に支配される.ストリークのスパン幅が小さくなると,対称モードより反対称モードが支配的になる.次に,壁面吸込みにより乱流抑制された境界層の再遷移過程を,境界層吸込みによる再層流化過程において壁乱流組織構造の成長がいかに影響を受けるのか,また,下流の再遷移過程においてそれらがどのように復活していくのか,の2点に注目して調べた.その結果,壁近くの一旦層流化された流れは上流から流下する残留乱流変動により再び遷移するが,その過程で低周波の低速ストリークの成長が観察され,その変動エネルギは流れ方向距離に比例して代数的増幅を行なうことなどが見出された.さらに,強い局所的撹乱により発達する乱流楔についても実験的に調べ,ラテラルコンタミネーションの角度とレイノルズ数の関係が得られた.また,三次元境界層では,気流乱れが弱くても横流れ不安定により壁面粗さから縦渦・ストリークが成長しそれが遷移の大きな原因となる.このような表面粗さによる定在型横流れ不安定について,圧縮性速境界層を対象として解析した.
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