| 研究課題/領域番号 |
13878002
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| 研究種目 |
萌芽的研究
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
佐藤 明 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (30154032)
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| 研究分担者 |
森 俊男 筑波大学, 体育科学系, 助教授 (00134172)
高山 和喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
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| キーワード | 矢 / 温度境界層 / ホログラフィー干渉計法 / フーリエ変換 |
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| 研究概要 |
矢の飛行を論ずるとき、矢の周りの流れを定量的に可視化計測することは非常に興味のある課題である。矢の先端を液体窒素に浸して矢の表面を冷却すれば、飛行する矢の周りの低温と静止空気の温度差は、温度境界層間で変化する。境界層を横切って圧力は一定なので、温度境界層は同時に密度境界層を表す故、矢の周りの温度勾配を指標として、光学的に可視化計測することができる。本研究は二重露光ホログラフィー干渉計の有限縞干渉写真をフーリエ縞解析し、矢の周りにできた温度境界層を定量的に計測した。
(1)速度測定は矢が2つのレザーシートを遮断する信号の時間差から求めた(49.7±0.3m/s)。
(2)画像処理の結果から矢の表面温度は液体窒素温度103Kに対し263Kと推定された。これは、ジュワ瓶から矢を取り出して発射までの間に表面温度が回復したためである。矢から十分離れた静止空気の温度は295Kで、この温度差から矢の表面付近で著しい密度勾配が認められた。密度分布に現れるランダムノイズに起因する誤差の標準偏差は0.04Kg/m^3であった。矢の表面に近づくにつれ密度は高くなっていた。
(3)静止空気を仮定すれば矢の先端から層流境界層が発達し128mm付近で乱流に遷移すると予想されたが、鏃部分ですでに境界層を乱しており、矢の周りの流れは全域乱流境界層ではないかと推定された。
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