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噴流は流体機械や燃焼装置など多くの産業機器に応用されている流れ場であり、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、この噴流の周囲に往復振動流を付加し、これによって、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、正5角形ダクトから流出する主噴流の基本的流動特性を調べた。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、水力平均直径および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1.0×10^4とし、PIV法による速度計測を行った。また、噴流の周囲に往復振動流を付加した実験も行った。その際の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、得られた速度情報から噴流の流動特性を調べた。さらに、変動速度のウェーブレット解析も行い、乱れの構造についても調べた。
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もわかった。また、ダクトの頂点側および底辺側で、乱れの構造が異なることもわかった。
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