| 研究課題/領域番号 |
10875037
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
木谷 勝 北海道大学, 大学院工学研究科, 教授 (50001160)
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| 研究分担者 |
早川 道雄 北海道大学, 大学院工学研究科, 助手 (80002038)
望月 修 北海道大学, 大学院工学研究科, 助教授 (50157830)
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| キーワード | 乱流 / せん断乱流 / 渦構造 / 渦相互作用 / 乱流制御 / 能動制御 / 数値解析 / せん断層 |
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| 研究概要 |
混合層の中に外部から自己誘起速度をもつ渦対を導入し、混合層中の組織的渦構造と外部渦の直接相互作用によって、混合層の成長と周囲流体との混合が促進されるかどうかを数値シミュレーションによって調べた。主な結果は以下の通りである。
(1) 2次元混合層をケルビン・ヘルムホルツ不安定の周波数で励起し、組織的渦構造が規則的に配列される状態をつくり、これに種々の循環をもつ渦対を衝突させた。計算は渦法によって行った。渦対の循環と混合層の渦の循環の比、渦輪の導入位置、および渦輪の配置を系統的に変化させて、2種類の渦の相互作用のパターンにおよぼすこれらのパラメータの効果を明らかにした。
(2) 混合層の成長速度を表す特性量として、相互作用が開始されてから一定の時間が経過したときの運動量厚さを定義し、これが循環比などの変化によってどのように変化するかを明らかにした。運動量厚さは循環比の増加とともに増加するが、2.5程度以上の循環比において飽和することが明らかになった。これは、渦対が混合層を突き抜けてしまうためである。
(3) 渦対の導入位置が渦対が混合層の渦とが遭遇するタイミングを決定すること、および運動量厚さが極大値および極小値を取る導入位置が存在することが明らかになった。
(4) 渦対の導入時の角度についても、運動量厚さが極大となる値があることがわかった。
(5) 循環比が1.0の近傍にあるときは、混合層の渦と渦対の渦とが組み換わることが明らかになった。
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