剥離線近傍流れと伴流渦群の三次元干渉の研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650895
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 西川 進栄 千葉大学, 工学部, 教授 (80009753)
• 研究分担者: 三神 史彦 千葉大学, 工学部, 助手 (40272348)
• キーワード: 3-Dimensional Separation / Boundary Lyer / Lateral Vortex / Unsteady Flow / Turbulent / Visualization

研究概要

画像速度計測:本年度は、アルゴンレーザーをシート光として使用せず、ビームを振ることで擬似的にシート光と同状態の撮影を行うデユアルビームスキャンと言う方法を試みた。昨年度は、レーザーのシート光(厚さ;3〜5mm)と高速度カメラ(シャッタースピード:240pps)を用い可視化画像の撮影を行い、トレーサーとしてスモークを用い、流速1m/s、という条件で行われたが、あるコマとコマの間に、体積比にして85%近くのトレーサががシート光の外に入れ替わる。その対策にシャッタースピードをあげるとシート光の明るさが足りない等の問題から十分良い結果を得られなかった。
今年度は、シート光では得られなかった明るさを得るため、アルゴンレーザーの特質を生かし、レーザー光ををダイクロイックミラーで反射して青(488nm)と緑(514.5nm)の2色に分離した。その二重露光像をパソコンで色分離し、青、緑それぞれの画面の間の相関をとるPIV解析により放物体背後流れの速度分布を得ることに成功した。
数値解析:擬似圧縮性法による数値計算により迎角の変化による渦構造の変化を捉えることはできた。物体前方から後方に向かうにしたがって剥離点が、物体下部に移る挙動や、全長の1/3付近から二次剥離線が現れるのことなどではほぼ実験値との一致を得た。
熱線風速計出力のデータ解析:物体背後の主渦の中心近くの1点とより下流の任意多数の点をペアーにして相互相関が風速計出力データ列について計算された。相関係数の高いところでも0.35程度のかなり弱い相関になっている。前年来求めたR.M,S。分布図と比較すると、R.M.S。の高いところ=変動の大きいところでは相関係数はおおむね低くなっていることが判った。本原稿執筆時点では前半の画像解析結果とは熱線データを介して間接的な比較となったが相補的に現象の細部まで解明が期待され、熱線流速計の出番が少なくて済むことが期待される。

研究成果

• [文献書誌] 西川進栄,石出忠輝,三神史彦: "軸対称物体まわりの剥離流の実験と画像速度計測の動向(総説)"日本航空宇宙学会誌、. Vol.48.,No.561. 543-548 (2000)
• [文献書誌] 石出忠輝,西川進栄,三神史彦: "大迎角を持つ軸対称放物体背後に生じる剥離渦の非定常特性の解明、"日本航空宇宙学会論文集、. Vol.48,No.562. 377-384 (2000)
• [文献書誌] T.ISHIDE,N.NISHIKAWA and F.MIKAMI,: "Experimental Investigation of Three-Dimensional Separated Flow over Body of Revolution at High Angle of Attack,"Proceedingsof of 22nd International Congress of Aeronautical Science. 2-9-6 (2000)
• [文献書誌] N.Nishikawa,T.Shimizu,H.Maeda and F.MIKAMI: "Wake Structure around A Decelerated Cylinder"Proc.First Intern.Conf.Computaional Fluid Dynamics. 359-360 (2000)