| 研究概要 |
本研究計画では円柱列を過ぎる流れが振動流へ遷移し,カオス的な状態を経て乱流に遷移する道筋を明らかにすることを目的としている.レイノルズ数が小さいとき,流れは円柱列の周期と同じ周期をもつ定常な流れである.レイノルズ数が大きくなると定常流の不安定性によって振動流へと遷移する.不安定モードには,円柱列の周期と同じ周期をもつモード,2倍周期,3倍周期などをもつモードがあり,これらの不安定性により流れは複雑な乱流へと遷移する.2002年度においては角柱列を過ぎる流れの不安定性と乱流への遷移について重点的に調べ,流れが振動しているときにもウェイクの非線形相互作用により,隣り合う角柱から同期して渦が放出される現象を発見し,その発生機構の物理的な説明を行った.その研究成果を2003年にFluid Dynamics Researchに発表した.2003年度と2004年度においては,主に、流れと平行におかれた2本の円柱を過ぎる流れについて実験と数値シミュレーションおよび流れの安定性理論により調べ,2本の円柱に働く抵抗も特異的なふるまいをすることを見いだした.この成果は2005年にPhysics of Fluidsに発表した.2005年度には,2本の円柱が流れと垂直に並べておかれているとき、無限個の円柱が並んだ円柱列を過ぎる流れとほぼ同様の遷移を行うことが見いだした.また、円柱の間隔によっては、2本の円柱後方流が同位相で非線形共鳴をする場合と逆位相で非線形共鳴する場合だけでなく、定常な偏向流が生じることを発見し、その物理的な成因を明らかにした。さらに、円周上に円柱列が等間隔で並んでおかれており,円の中心から流体が半径方向に吹き出すときの流れの安定性と遷移を調べ,乱流に至る道筋を明らかにした。この成果をPhysics of Fluidsに投稿した.2005年度が本研究計画の最終年となったが,これまでの研究成果でまだ発表していない事柄を精査し,今後とも逐次論文に発表を行う予定である.
|
