乱流境界層の自己保存性に対する粗さの効果と普遍法則の再吟味

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18360091
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 亀田 孝嗣 山口大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (70304491)
• 研究分担者: 望月 信介 山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70190957)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 乱流工学 / 自己保存性 / 壁法則 / 境界層 / LDV 計測

研究概要

本研究は, 自己保存性が成立する粗面乱流境界層の壁面抵抗に対する粗さの効果および普遍法則(壁法則)の再吟味に着目して調査を行った.粗面壁に作用する壁面抵抗(摩擦抵抗と圧力抵抗の和)に対して, 粗さ要素により生じる圧力抵抗がその約95%を占める.壁面抵抗の作用点位置を原点とした高さ方向距離を用いて壁法則の検討を行ったところ, 滑面乱流境界層と同様な傾きをもつ対数速度分布となることを実験的に確認した.壁面抵抗の作用点位置は, 第1 近似的に摩擦速度で無次元化されたレイノルズせん断応力分布を粗さ要素間溝部内で積分して得られる積分長さに等しい.さらに, 粗さ要素間溝内部における平均速度分布の解析解から壁面抵抗の作用点位置と粗さ密度の関係式を導出した

研究成果

• [雑誌論文] On the Virtual Surface for the Turbulent Boundary Layer over a Rough Wall (2008)
  • 著者名/発表者名: Takatsugu Kameda, Shinsuke Mochizuki, Hideo Osaka
  • 雑誌名: The 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference CD-ROM (K125) ページ: 08-201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Realization of the Turbulent Boundary Layer over the Rough Wall Satisfied the Conditions of Complete Similarity and Its Mean Flow Quantities (2008)
  • 著者名/発表者名: Takatsugu Kameda, Shinsuke Mochizuki, Hideo Osaka, Katsuya Higaki
  • 雑誌名: Journal of Fluid Science and Technology Vol.3 ページ: 31-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Equilibrium and Equilibrium Boundary layers without Pressure Gradient (2008)
  • 著者名/発表者名: akatsugu Kameda, Shinsuke Mochizuki, Hideo Osaka
  • 雑誌名: Proceeding of the Iutam Symposium on Computational Physics and New Perspectives in Turbulence Vol.4 ページ: 197-202
  • 査読あり
• [雑誌論文] 粗面乱流境界層における壁面抵抗の作用点とそれに基づく壁法則の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 亀田孝嗣, 望月信介, 大坂英雄
  • 雑誌名: 日本機械学会B編 Vol.73 ページ: 1821-1828
  • 査読あり
• [雑誌論文] self-preservation of a Turbulent Boundary Layer over d-type Roughness (2006)
  • 著者名/発表者名: Shinsuke Mochizuki, Takatsugu Kameda, Hideo Osaka
  • 雑誌名: Journal of Fluid Science and Technology Vol.1, No.1 ページ: 24-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] 完全相似条件を満足する粗面乱流境界層の実現とその平均流特性 (2006)
  • 著者名/発表者名: 亀田孝嗣, 望月信介, 大坂英雄, 檜垣克哉
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B編 Vol.72 ページ: 1166-1173
  • 査読あり
• [学会発表] LDVを用いた粗面乱流境界層における粗さ要素近傍流れの計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小西暢之, 亀田孝嗣, 望月信介
  • 学会等名: 本機械学会・中国四国支部第47期総会・講演会
  • 発表場所: 山口大学・工学部
  • 年月日: 2009-03-06
• [学会発表] LDVを用いた粗面乱流境界層の平均量分布の計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 亀田孝嗣, 望月信介, 大坂英雄, 小西暢之
  • 学会等名: 日本機械学会2008年度年次大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2008-08-05
• [学会発表] 乱流境界層の乱流量分布に対する粗さの効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 亀田孝嗣, 大谷勇喜, 望月信介, 大坂英雄
  • 学会等名: 日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 広島大学・東広島キャンパス
  • 年月日: 2007-11-18
• [学会発表] 粗面乱流境界層の壁法則に対する粗さの効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 亀田孝嗣, 望月信介, 大坂英雄
  • 学会等名: 日本機械学会2007年度年次大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] 流境界層の外層領域におけるレイノルズ応力分布の相似性 (2006)
  • 著者名/発表者名: 亀田孝嗣, 望月信介, 大坂英雄
  • 学会等名: 本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 洋大学・川越キャンパス
  • 年月日: 2006-10-29