| 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.
本年度は,まず昨年度取得した瞬時速度の時系列データから,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.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る解析結果は,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を示した.さらに,円筒面内の局所主流方向の変動速度成分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各変動速度成分は強い負の相関を持つことを示した.
次に,円筒周方向の二点瞬時速度の時系列データを取得し,二点時空間相関とクロススペクトルを求めた.二点空間相関からは,さらに横スペクトルを求めた.これらの計測量は円筒に巻き付くらせん渦が存在することを示唆するものであった.
数値解析の第一段階として,流れ場の軸対称性を仮定した層流解析とk-εモデルと応力方程式モデルに基づく乱流解析を行った.乱流数値解析の結果は,平均速度,変動速度とも実験結果を十分に予測できるものではないことを示した.
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