| 研究概要 |
本研究は線形不安定過程をバイパスする,強い攪乱により生じる境界層遷移を対象としている.平板境界層の遷移においても乱れが強いと,乱流境界層の粘性低層や境界層遷移の後期段階に見られるような壁面近傍のストリーク構造(低速/高遠の筋)が発達することが観察され,それが崩壊して乱流斑点の芽が生まれることが指摘されている.しかしながら、ストリークの崩壊過程・機構について詳細な実験結果はまだ与えられていない.本年度は,そのストリーク構造の不安定性ならびに組織渦構造への崩壊過程を,層流境界層の中に単一のストリーク構造を発達させることにより,実験的に調べた.
まず,網片の抵抗を利用して層流境界層中に層流状態の低速ストリークを生み出すことに成功し,低速ストリークに伴う三次元高剪断層の不安定性を支配する対称固有モードおよび反対称固有モードを同定した.層流ストリークに人工攪乱を与えることにより,各モードの増幅特性・周波数選択性についての詳細なデータを得ることができた.また、対称モードの特性は本質的に水平方向の剪断層の不安定性に,反対締モードの特性は壁に垂直方向の剪断層の不安定性に支配されることがわかった.
さらに対称モードの成長は,交互回転の縦渦対をもつヘアピン渦へ成長し、一方,反対称モードの成長はストリークの蛇行、さらに蛇行ストリークに沿った縦渦列の発達へと導くことを明らかにした.
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