| 研究概要 |
平成11年度は,まず粒子画像粒子計測法(Particle Image Velocimetry:PIV)の測定技術を確立することを試みた.最初にPIVプログラムコードを開発し,単純な2次元流路内の乱流を測定対象とした予備実験を行った.速度データをピトー管により測定したデータと比較し,本計測手法の有効性を確認した.
続いて,180度シャープターンを持つ矩形断面流路を作成し,開発したPIVプログラムコードを用いて,流路内に形成されている流れ場の計測を試みた.測定流路はすべてアクリルで製作し,レーザ,送風機,流量計測器等は現有設備を利用した.実験では,流路隔壁の角度+4°(拡大流路),0°(平行流路),-4°(縮小流路)に設定し,隔壁傾斜角度が流れ場に与える影響に注目して実験を行った.以下に得られた知見を示す.
1.平行流路の流れでは,隔壁先端で流れがはく離することによりターン下流側隔壁に沿ってはく離泡が形成され,その下流ではく離流は隔壁上に再付着する.拡大流路では,平行流路に比べてターン直後の主流速度が大きくなり,はく離泡が小さくなり,縮小流路では,ターン下流の流れは外壁側に偏り,はく離泡は大きく発達する.
2.また,長辺壁近傍の流れは,主流が外壁へ衝突することによって生じる逆流のため流路対称面内における流れとは大きく異なり,流れ場は複雑な3次元性を見せる.
3.PIVを用いて初めて断面内の2次流れの計測に成功し,ターン部およびターン下流において遠心力に起因するディーン渦が外壁側に形成されていることを確認した.このディーン渦は拡大流路で強くなり,縮小流路では弱くなることを明らかにした.
今後は,本年度で得られた流路内の流動特性の知見を,これまでナフタレン昇華法で得られた全壁面上の局所物質伝達特性と比較することにより,伝熱特性に及ぼす流れ場の影響を明らかにする予定である.
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