| 研究概要 |
数値計算と実験に分けて以下に示す.
1. 直接数値計算:昨年度に引き続き,十分に発達した平行平板間乱流中の側壁近傍に単一の固体粒子を固定し,固体粒子の存在が周囲の流れ,特に乱れ構造に与える影響を,直接数値計算により調べた.粒子後方に形成される後流渦は,乱流変調現象にとって重要な役割を果たしていると考えられる.ここでは,粒子-壁面間距離を変化させることにより,側壁が粒子後流渦の振る舞いや,乱れ構造に与える影響について検討を行った.粒子後方には,乱れエネルギーの大きい領域が形成されるが,粒子が壁面にある程度近い条件においては,粒子周りの流れは側壁の影響を大きく受け,乱れの強い領域が,粒子後方上部のみに分布した.これに対して,粒子表面壁面間距離が3直径程度あると,この非対称性が小さくなることが確認された.
2. PIV計測:壁乱流構造に固体粒子が与える影響を実験的に検討することを目的として,昨年度,閉ループ水槽の作製と,粒子画像流速測定法(PIV)に基づく計測システムの構築を行った.平均の流れ場については,十分な精度で観察が可能であったが,瞬時の流れ場,特に乱れ構造に対する粒子の影響は,計測精度に限界があり観察は困難であった.本年度は,計測精度の向上を目指して,種々の実験条件の見直しを行い,これより粒子が周囲の乱れ構造に及ぶす影響の観察が可能となった.平均流速より大きい速度を持つ乱れ成分が固定粒子に接近すると,粒子後方の淀みと主流の間で形成される勢断層における勇断速度が大きくなり,乱れが大きく増加することが観察された.
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