| 研究課題/領域番号 |
20560174
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| 研究機関 | 鹿児島工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
田畑 隆英 独立行政法人国立高等專門学校機構・鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50290846)
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| 研究分担者 |
小迫 雅裕 独立行政法人国立高等專門学校機構・鹿児島工業高等専門学校, 電気電子工学科, 講師 (80350429)
李鹿 輝 山形大学, 工学部・機械システム工学科, 教授 (00253906)
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| キーワード | 乱流 / 噴流 / 5角形ダクト / 熱線流速計 |
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| 研究概要 |
噴流は、流体機械や燃焼装置など多くの産業機器でみられる流れ場であり、その拡散制御および方向制御を行うことは重要であり、これらに関する多くの研究が行われている。
このような背景から、本研究では、正5角形断面をもつダクトから噴流を流出させ、正5角形の1辺と同じ長さをもつ正方形ダクトを正5角形ダクト周辺に配置する。そして、この正方形ダクトには往復振動流を付加する。さらに、任意のダクトに往復振動流を付加することにより、そのダクト方向への主噴流の方向制御ならびに拡散制御を試みるものである。
ここでは、研究の第一段階として、往復振動流を付加していない場合の正5角形ダクトから流出する主噴流の流動特性を調べた。すなわち、主噴流の中心軸および5角形の1頂点を含む平面内における流れ方向の速度成分について、速度分布、噴流中心軸上の速度減衰および噴流の半値幅などの平均流特性、ならびに、乱れ強さなどの乱流特性量を求めた。また、円管から流出する噴流の実験結果との比較も行った。ここで、この際の主噴流の流出条件は、正5角形の面積およびぬれ縁長さから求めた水力直径、ならびにダクトの出口中心における最大速度に基づくレイノルズ数を約7.4×104とした実験を行った。なお、速度計測には定温度型熱線流速計およびX型熱線センサを用い、サンプリング周波数を1kHz、サンプリング数を3000個として測定を行った。
その結果、5角形ダクト出口における速度分布は噴流中心軸上に対して非対称であるが、下流へ進むにしたがって、次第に対称な速度分布に近づいていくことがわかった。次に、噴流中心軸上の速度減衰は、円形噴流のそれとほぼ同様の傾向であった。また、円形噴流の場合と比較して、5角形ダクトから流出する噴流の半値幅は、わずかに大きいこともわかった。さらに、乱れ強さは、5角形ダクト出口の壁面近傍において大きな値となり、ダクトの頂点側の値が大きくなることがわかった。
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