| 研究概要 |
本年度の研究計画に基づき,実験並びにシミュレーションを行った結果,以下のような知見を得た.
課題1.単独渦輪の周方向の波の数が運動中に減少する事実を実験的に明らかにしたが,この現象を3次元渦法によってシミュレートし,数値的にも検討する.今回,我々は渦要素をモデル化するにあたってblob法を用いて着目する現象の数値シミュレーションを展開した.得られた結果を以下に列挙する.(1)波形変形は,基本的にはビオ・サバ-ルの式によって現れる.(2)渦輪と渦核半径比が大きくなると波数は小さくなり,無次元速度と波数のグラフの傾向はWidnallらの解析結果とほぼ同じである.(3)波状変形には微小振動域,線形増幅域,非線形増幅域の3つの時間域がある.(4)粘性拡散モデルについて計算した結果以下のことが見出された.(a)波状変形はほとんど起こらなかったが,渦度分布と周方向のスペクトルから強い波数モードが減少していくことが分かった.(b)渦度分布から得られた波数モードの減少のメカニズムは,可視化実験で見られるメカニズムとよく似ている.
課題2.同軸上を並進する渦輪列の相互追い抜きを実験的に調べ,周方向の波状変形の様子を観察する.本実験を行うにあたり,渦輪列の予備的実験を行った.この段階で図らずも興味ある合体モードが観察された.本課題の周方向の波状変形については残念ながら現段階ではうまく可視化できてはいない.なお、2つの渦輪の追い抜きモードに絞って観察したところ、後方から接近する渦輪の波状変形がある程度観察できた.
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