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本研究は、境界層の遷移過程に存在する種々の秩序渦構造やそれらの発達過程における関連性という観点から境界層遷移のメカニズムを統一的に説明し得るモデルを構築することを目的として、層流境界層中の乱流斑点や乱流境界層中の大規模馬蹄形渦の相互干渉過程を実験的に解明することを目指している。低乱風洞中の平板上に発生させた層流・乱流境界層中に乱流斑点や馬蹄形渦を形成し、その相互干渉を煙線法による流れの可視化とX型熱線プローブによる計測を行い、以下の結論を得た。
1.層流境界層中に同位相で形成された一対の乱流斑点は下流に向かって成長するとともに、相互の翼端部で干渉し、下流でひとつの大きな斑点になる。このとき、融合した斑点の外形は単独斑点の輪郭を重ね合わせたものに等しい。
2.同位相で乱流斑点を干渉させた場合、二つの斑点の融合部では乱流斑点内部のヘアピン渦同士の干渉によって鉛直方向への成長が単独斑点のものより促進されるとともに、その上層部に強い構造性を有する横渦が形成される。それが乱流境界層中の馬蹄形渦へ発達する可能性が示唆された。
3.乱流境界層中において二つの馬蹄形渦を同位相で干渉させた場合、馬蹄形渦の内側脚部が分離し、それ以外の馬蹄形同士が結合し、一つの大規模馬蹄形渦を形成する。
4.層流境界層中における乱流斑点の内部構造の変化、乱流境界層中の馬蹄形渦の相互干渉に関して上記の知見を得ることができ、それらを通じて、ヘアピン渦と馬蹄形渦によって遷移境界層に関する統一的なモデルを構築することの可能性を示すことができた。
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