| 研究概要 |
乱流境界層における壁面近傍から境界層内に出現する大規模ダイナミクスを研究することによって,研究目的である複雑乱流場における巨視的ダイナミクスの出現について解析を行った。流れは,乱流遷移構造を含み下流に乱流境界層が発達する空間発展計算によるデータ・ベースを解析した。壁面条件が断熱境界条件と低温度境界条件であり,また入り口撹乱条件の複数の場合に,ヘアピン渦パケット構造,低速ストリーク形成・崩壊およびそれに伴う二次的・三次的ヘアピン構造の形成に重要な役割を果たす渦ダイナミクスを研究した。壁面近傍で形成された低速ストリークは常に上昇傾向をもち,低速ストリークは分水嶺と谷の構造になっており,分水嶺の低速ストリークのまわりにヘアピン渦およびそれに類する構造が多く見られ,近くの類似の渦と相互作用を始めると,それに伴い急激に渦構造が豊かかつ複雑に発達することによって低速ストリークであった低速塊が乱流境界層の外層付近で崩壊していることが明らかになった。崩壊に伴い,ストリーク間隔の数倍のスパンにわたる馬蹄渦形状が外層に形成され、境界層の一つの特徴が形成される。さらに重要なことは、一連の崩壊過程において、壁面近傍は次世代のヘアピン随伴渦の覆われ、これらは新世代の低速ストリークを形成することに重要な役割をはたしていることである。なお、超音速境界層においてレイノルズ数の影響や壁面温度条件によって異なる発達を示すヘアピン渦構造の統計的性質も調べられた。
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