| 研究概要 |
翼型上の剥離剪断層は、航空機の空力特性に大きな影響を与える。この剥離剪断流が再付着した流れ(層流剥離泡)は,翼型失速特注を決定する役目を果たし、航空機の空力特性に多大な影響を与える。剥離剪断層の再付着は非定常的な現象である。本研究の目的は,この剥離剪断流の流体力学的乱流構造、及び非定常的なふるまいを明らかにすることである。ここでは、翼型上に発生する剥離再付着流を一般化した形で、その振る舞いについて理解するために,後ろ向きステップ流れに生じる剥離再付着流について、風洞実験と数値解析による研究を行い、剥離流中の乱流構造と非定常挙動の解明をめざした。
まず、後ろ向きステップ流れ内で発達する剥離剪断層中の乱れ成分の周波数分析と流れの可視化を行った。その結果、剥離点から再付着点にかけて発達する渦状の乱流構造を明らかにし、再付着点近傍の非定常的挙動をある程度明確にすることができた。また、再付着点から後方にむけて放出される大規模渦構造の可視化に成功した。
次に、後ろ向きステップ流れ内で発達する乱流について乱れエネルギー等の収支を調べることにより、その乱流構造を明らかする実験を行った。その結果、後ろ向きステップ流れに生ずる剥離渦は、その乱流構造の違いから三つの領域に分解できることを示すことができた。また、乱流モデルを用いることによって、後ろ向きステップ流れに生ずる剥離渦の数値解析を行い、実験結果との比較を行った。
更に、軸対称急拡大流れに生じる剥離再付着流の非定常現象に関する実験も行った。剥離流れ内に形成される非定常的渦構造の詳細なふるまいを明らかにすることができた。
以上のように、本研究によって剥離乱流剪断層の非定常的乱流構造をかなり明らかにすることができた。また、剥離流れの局所流速・乱流計測法、流れの可視化法および乱れエネルギー収支の見積もり法等を確立することができた。
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