| 研究概要 |
(1)変動静圧測定プローブとX型熱線プローブを組み合わせて,乱流中の速度と圧力変動を同時に精度良く計測する速度・圧力同時測定プローブを開発した.また,自動計測システムと高速処理が可能なデータ解析システムを構築した.
(2)風洞内部のスピーカによりストラハル数St=0.82で励起された円形噴流中の速度と変動静圧を同時測定プローブにより測定し,測定データから乱流エネルギー輸送方程式中の対流項,生成項,乱流拡散項,圧力輸送項(速度・圧力相関項)の値を算出し,各項と乱流構造の関連性,乱流エネルギー収支を詳細に検討した.圧力輸送項については,渦構造との関連性および他の項との比較検討により,その特性を明らかにした.従来不明であった圧力輸送項の値を初めて実験データから直接求めたことは,本研究の重要な成果である.
(3)軸対称混合層について,乱流エネルギー輸送方程式の圧力輸送項を実験データから求め,渦構造との関連性を検討した.また,乱流エネルギー輸送方程式およびせん断応力輸送方程式の乱流拡散項と圧力輸送項の近似モデルを検討し,十分下流では近似モデルはほぼ妥当であるが,近傍領域では満足されないことを指摘し,モデル改善のための有用な基礎資料を得た.
(4)円形および長方形噴流の測定結果により,渦の挙動と音源の関連性を検討した.Ribnerの式の音源項(変動圧力の2階微分値)の値を求め,渦挙動との関連性を詳細に検討した結果,渦の合体と切断・再結合過程が重要な音源となることを明らかにした.
以上のように,速度・圧力同時計測は乱流構造解明のための新たな知見を提供する有用な計測手法である.
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