平均渦度輸送方程式に基づく乱流渦構造に対する壁面粗度の影響の解明

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04274
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 亀田 孝嗣 近畿大学, 工学部, 准教授 (70304491)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 乱流 / 壁面せん断流 / PIV

研究成果の概要

チャネル乱流において壁面粗度の歪度による平均速度分布の変化が変動速度および変動渦度の相関項に基づいて調査された．金網粗面流のカルマン定数は滑面流のそれよりも低く，壁面粗度の歪度に対して減少する．変動速度と変動渦度の相関項は壁面粗度によらず対数領域で一定となる．壁変数で無次元された垂直方向変動速度とスパン方向変動渦度の相関値は壁面粗度の歪度が-0.847の金網粗面流では滑面流の値と良好に一致するが，壁面粗度の歪度が増加するとその絶対値は減少する．壁変数で無次元されたスパン方向変動速度と垂直方向変動渦度の相関値は滑面流では正であるが，金網粗面流では壁面粗度の歪度によらずほぼ負となる．

自由記述の分野

流体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は，有効壁面高さ方向距離を使用した場合，粗面流における対数法則のカルマン定数の値が壁面粗度に依存する可能性を示唆するものであった．また，カルマン定数に対して，変動速度・変動渦度相関項の分布形状や符号が関係することを実験的にしたことは，学術的にも価値あるものである．対数法則に関する係数（カルマン定数を含む．）の壁面粗度に対する依存性が明らかになることによって，対数法則から導かれる抵抗則の提案に繋げることが可能となり，製品の設計への利用の観点から社会（産業界）に貢献できる．