| 研究概要 |
高速で一体回転するハウジングとコアからなる内,外2重構造の軸対称容器内のすきまに微量の貫流を加えた場合,つまりエクマン数とロスビー数が極めて小さい場合に形成される軸対称のエクマン層,スチュワートソン層,内部領域および剛体回転領域からなる準剛体回転流において,壁形状(傾き・曲率)およびソース・シンク流れの任意設定によって,流れ中に希薄濃度で分散させた微粒子の運動を自在に制御する方法について理論的および数値的に考察し,以下の点を明らかにした.
1.壁形状の任意設定による粒子運動制御について
まずスチュワートソン層の流れ特性と壁形状の関係について理論的に明らかにするため,任意形状をもつハウジングとコア対して発生する壁面スチュワートソン層および自由(壁面に接しない)スチュワートソン層流れの理論解を特異摂動法により導出し,流速分布と壁形状との関係を明らかにした.次に,この流れ場における微粒子の運動方程式の理論解(近似解)を導出して,粒子軌道と壁形状の関係を明らかにした.
2.壁にソース流れを任意に設定することによる粒子運動制御について
壁面スチュワートソン層に接する壁面に垂直にソース流れを加えた場合,ならびにエクマン層に接する壁面に対して回転軸に平行にソース流れを加えた場合について,流れおよび粒子運動の数値シミュレーションを行い,上記の各ソース流れが粒子軌道に及ぼす影響を明らかにした.
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