| 研究概要 |
本研究は,対向噴流に特有な噴流揺動の発生機構を解明し,その混合促進機構を明らかにすることを研究目的とする.このために,瞬時分離流線の不規則変動と噴流軸の半径方向揺らぎとの関連を実験的に調べ,また,実験と平行して数値解析を行い揺動機構の解明に役立てる.このために,まず,速度と噴流断面濃度場の同時計測システムの完成を目指して研究を進め,対向噴流場に実際に適用して動作確認を行った.数値解析については,噴流揺動が顕著なフリップフロップ噴流場の解析を行った.その結果,本年度は以下の研究実績が得られた.
1.瞬時分離流線と断面濃度場の同時計測
初年度に構成した速度場・濃度場同時計測システムでは,両者の同期をPCとIOボードによるソフトウェア制御で行った.このため,同期が不完全で,画像の抜けが目立った.そこで,パルスジェネレーターを新規購入して計測システムを再構築した.本計測システムを用いて,対向噴流のノズル出口近傍の速度場とよどみ点近傍における断面濃度場を調べ,完全な同時データが得られていることを確認した.また,乱流と自由表面との干渉問題を扱うことを目指して,速度場と自由液面形状との同時計測に本システムを応用し,自由表面に偏向付着する二次元オフセット噴流を調べた.この結果を学会で発表した.
2.対向噴流の数値解析モデルの確立
初年度に完成したナビアストークス方程式の数値解析コードを用いて,まず,二次元フリップフロップ噴流の解析を行った.本流れ場は噴流が周期的に揺動することが特徴であり,最終目的である対向噴流を解析する上での第一段階として選択した.解析の結果,実験で得られた周波数と定量的に一致する噴流揺動が現れ,計算手法の有効性が確認できた.しかし,二次元場を仮定したため,二次元場特有の逆エネルギカスケードにより,噴流発達域で発生した渦の減衰が遅れた.今後は三次元場に解析コードを拡張していく予定である.
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