| 研究概要 |
噴流の複合化による柔軟な混合制御手法を確立するため、本研究では,従来の単独の噴流より柔軟性に富む制御方法として複数の噴流を用いることを提案し、これまで2本あるいは4本の噴流を干渉させる効果についてDNSを用いて解析を進めてきた。本年度はさらに多数化による効果をより有効に引き出すための能動制御手法について検討を行った。具体的には能動制御手法として、周期的にノズルの方向を変化させるベクトル制御を採用し、自由噴流ならびに衝突噴流に対して適用した。衝突噴流の場合、伝熱性能に寄与する因子についても調べるため、レイノルズ数がRe=1500,5000の場合のDNSを行い、衝突面における伝熱特性へのRe数の影響についても評価した。
自由噴流の場合、(1)噴流の可視化結果からノズルを振る周波数を増加させるにつれ、波状、分岐、フラッピングのモードへと噴流構造が変化し、周波数を変化させることで多様な流動状況への制御が可能であること、(2)混合指標に基づき混合状態を定量化した結果、分岐、フラッピング、波状のモードの順で拡散特性が良好であることを明らかにした。
衝突噴流の場合、(1)レイノルズ数の増加により、衝突面上において粘性低層が薄くなることが要因で壁近傍での混合が活発となり伝熱特性が改善すること、(2)ノズルを振る周波数が小さい場合,制御を行わない場合と同様の大規模な渦構造が形成され,基本的な構造形成の様子は変わらず、衝突面上での伝熱特性の改善が生じないこと、(3)ノズルを振る周波数が大きい場合、ノズル出口直後からフラッピングモードによる渦輪が交互に周期的に放出され、衝突面上での衝突速度が向上したことにより、よどみ点で伝熱特性が大きく改善されることを明らかにした。
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