| 研究概要 |
本研究は線形不安定過程をバイパスする強い攪乱による境界層遷移を対象としている.今年度は,特に粘性効果の大きな低レイノルズ数の平板上境界層のバイパス乱流遷移に注目し,亜臨界レイノルズ数領域の壁面小孔から強いヘアピン渦撹乱を導入し撹乱域のスパン方向成長(乱流コンタミネーション)を実験的に調べた.
運動量厚さに基づくレイノルズ数R_θが亜臨界の100以下では(線形論による臨界値は200),主流速度と同程度の壁面吹きだし速度で強いヘアピン渦を励起しても撹乱のスパン方向コンタミネーションは起きず,導入した渦自身も下流で減衰する.一方,R_θが130を越えると初めに励起したヘアピン渦の流下と共にその背後の脚部でヘアピン渦の再生成が始まり乱流遷移に導く.ただし,亜臨界領域においては撹乱域のスパン方向への成長が非常に弱い.すなわち,乱流域のスパン方向拡がり角は,R_θ<200では2度(半幅角の値)程度しかなく,高レイノルズ数での乱流斑点や乱流楔の広がり角(約10度)に比べて遥かに小さい.レイノルズ数を少し増すと,拡がり角は急速に大きくなり,例えば,R_θ=250付近では4度,R_θ=350付近では8度にまで増加する.このような臨界状態の流れでは,ヘアピン渦の再生成は粘性拡散時間と同程度で起きていることも確認された.
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