| 研究概要 |
回転二重円柱周りの流れにおいて,より自由度を高めて,鉛直方向に回転軸を持ち,上側に自由表面がある流れの分岐を,数値的に調べた.正規1セルと3セル,および,正規3セルと5セルの詳細な分岐線図を明らかにした.また,定常状態から非定常状態に移るHopf分岐の発生を,運動エネルギと自由表面変位の時間分散より見積もった.数値的に予測されたHopf分岐発生レイノルズ数は,実験的に観測された3次元化発現のレイノルズ数に対応した.
最終的な流れモードに至るまでの分岐過程を決定する要因の一つに,初期速度分布がある.回転二重円柱周りの流れにおいて,クエット流を与えた場合と,減衰した一様撹乱の流れを与えた場合に対して,流れモード決定への影響を調べた.両者の場合とも,最終状態の複数モードの存在を予測できた.特に,一様撹乱を与えた場合には,実験的に発現するモードの確率分布との良い一致を確認した.
ケーシング内で回転する円盤周りの流れでは,ケーシング内面と円盤端面の間の隙間で発生する遠心力駆動流の分岐と,その流れ場全体への影響を調べた.遠心力駆動の流れは,波面角度が負となる螺旋渦を与える.これは,コリオリカ,速度変曲点不安定性により発生する螺旋渦とは異なった性質を持つことを示した.また,軸方向隙間の大きさが,構成される渦の数と渦発生分岐に及ぼす影響を調べ,隙間が狭くなるに従い,渦の数が増大する傾向を示した.
オープンキャビティの流れでは,キャビティの長さが増えることにより発生する,モードIIからモードIIIへの分岐過程を,数値的に詳細に予測した.また各モードにおける振動流を抑えるための,動的制御法を提案した。
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