| 研究概要 |
インライン渦放出に関連するロックインのメカニズムを調べるため、渦の2列流れモデルの動的振る舞いを解析した。交互渦列へと成長していく二つの渦列の不安定現象を確認した.力学的にこの結果は,リミットサイクル振動子となっている.この振動子の安定性については,簡略化されたハートレン・クーリエ(HC)モデルに平均化理論を用いて研究を行った.振動子は移動円筒による周期的な励振のもとで不安定化し,振動数比1/3,1/2,1/1,2/1,3/1のモードロック状態となることがわかった.この研究の後半部では,実際の流れにおけるこれらのモードロック状態の存在について調べた.これらの状態は,複雑な軌跡構造と関係している.最初のステップとして,数値的な解析を行った.渦軌跡は簡略形ナビエ・ストークス方程式によってモデル化した.速度場は有限個のモードによってモデル化される.この流れの3次元的な摂動を考慮することによって,2次の不安定が見つかる.p/qのモードロック状態へエネルギーを伝達し,小さな周期的摂動を増幅する非線形なメカニズムが存在する.2/1モードロック状態が最も強い共振となることがわかり,摂動解析と一致した.第二のステップとして,モードロックの存在を実験的に確かめた.流れの中で周期的に加振された円筒に対して,流れの可視化を行った.その結果,ロックイン軌跡構造の証拠が見つかった.物理的に,2/1ロックインは,二つの渦が一つとなって周波数が半分となる渦結合と関係していることがわかった.これらの結果は,渦結合のような非線形なメカニズムや渦軌跡がエネルギーを流体中の構造物へと伝え,大きな振幅の振動となっていくことを示唆している.
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