| 研究概要 |
本研究は三次元壁乱流の最も基本的なモデルであり,体積力や付加歪み速度を伴う複雑乱流の一つとして,軸流中の回転円筒上のねじれた速度分布の乱流境界層の動的組織構造を明らかにしようとするものである.
最初に,乱れの少ない一様流を作るため,現有風洞の吸い込み口を改造し,熱線による多点同時計測処理システムを構築した.これは,熱線流速計(自作)の出力を多チャンネルA/D変換ボードを介してパーソナルコンピュータに取り込み,線形化と後処理をコンピュータ上で行うシステムである.実験は,まず円筒が静止している場合の乱流境界層について,I, X形の熱線プローブにより瞬時時系列データを取り込み,この瞬時データからVITA法および四象限分割法を用いて,バースト現象乱流組織構造を解析した.その結果からは,平板乱流境界層との決定的相違は見出されなかった.
円筒回転時についても,まず,I, X形の熱線プローブを用いて瞬時時系列データを取得した.そのデータを用いたVITA法による解析結果は,バースト事象の速度振幅の減少と完結時間の短縮,検出周期の減少を示した.また四象限分割法により,平板乱流境界層と比べ,壁近くではスイープの寄与が相対的に大きくなることが明らかとなった.
次に,u*変動とv*変動(それぞれ円筒面内の局所主流方向とそれに垂直方向の変動速度成分)に対する連続ウェーブレット変換,および離散ウェーブレット変換を行った.連続ウェーブレット変換の結果は変動速度のパワスペクトルピークの存在をこの流れに固有の現象として確認させるものとなり,離散ウェーブレット解析の結果は,各変動速度成分に高いエネルギを含む成分が存在することを示し,さらにこの高いエネルギの成分で再構成されたu*,v*変動が強い負の相関を持つことを示した.
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