| 研究課題/領域番号 |
16760125
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
関下 信正 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (70283489)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2004年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
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| キーワード | 浮力噴流 / 乱流相関量 / 熱・運動量輸送 / 渦構造 / エントレインメント / プルーム領域 / 温度流速計 / 流れの可視化 |
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| 研究概要 |
円形ノズルから加熱流体が静止流体中に噴出される円形浮力噴流では、乱流構造と浮力が強い相関を持つため、円形浮力噴流の解明には速度・温度の相互相関量が必要であり、その影響は十分に明らかになっていない。さらに、浮力噴流の熱の混合・拡散機構の解明には、乱流構造に着目した熱輸送現象の観察も必要であると考えて本研究を遂行し、以下の成果を得た。
(1)本研究室で開発した温度流速計を用いて浮力噴流の速度・温度場を計測し、浮力噴流風洞の基本性能を確認し、噴出口断面において平均速度・温度分布が一様の良好な場が形成できた。
(2)渦構造の挙動を解明することが重要であり、浮力噴流中の渦構造をスモークワイヤー法による写真撮影、および、高速ビデオカメラによって可視化した。低温度の周囲流体と高温度の噴流の温度差、および、噴流の流速をパラメータに実験を行い、渦構造の挙動、浮力噴流と周囲流体の混合過程における渦構造の役割、および、エントレインメントについて解明した。
(3)浮力噴流では、外縁で発生するドーナツ状渦の定常的な合体現象や大規模渦の安定した発生は観察されなかった。また、浮力噴流内部の速度場が大きく左右に揺らいでいた。そのために、浮力噴流では噴流内部と外部の両方から乱流化することによって、浮力噴流はX/D=2〜3において大きく乱れ、浮力の存在によって噴流場がより上流側から不安定化していた。
(4)浮力噴流の噴出口近傍で形成される小規模渦に関して、温度差が大きくなるほど渦の移動速度は遅くなり、渦形成周波数は揺らいでいる。また、浮力による不安定性の影響のため、温度差が大きいほどより上流で小規模渦が形成される。
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