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2015 年度 実績報告書

平板乱流境界層におけるトリッピングの影響

研究課題

研究課題/領域番号 25420110
研究機関信州大学

研究代表者

松原 雅春  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (10324229)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード乱流 / 境界層 / チャンネル流 / トリッピング
研究実績の概要

熱線流速計と壁面圧力センサーを用いて,乱流境界層の平均速度分布,速度変動振幅分布および速度・圧力相関分布について詳しく調べた.その結果,乱流遷移を促進させるトリッピングの方法によって,平均速度と速度変動振幅の分布にはほとんど影響していない一方, その下流で発達する乱流境界層でその速度・圧力相関分布に強く影響することが明らかとなった.
それらの影響を精度良く定量化するには,乱流境界層の速度および長さスケールを支配している壁面せん断応力の高精度の測定が不可欠である.そのため,現状の分布より間接的に壁面摩擦応力を求める方法に加え,精度の高い測定が期待できるオイルフィルム法による測定,さらに壁面摩擦応力と密接な関係がある線形モードの移流速度の測定も行った.その結果,オイルフィルム法による壁面摩擦応力が高い精度で測定でき,線形モードの移流速度に比例関係があることがわかった.
最終年度に計画していたイタリアの巨大パイプによる測定は,施設の稼働が間に合わず,信州大学で大型チャンネル流を製作して実験を行うこととした.先行して行っていた低レイノルズ数の小型チャンネル実験で,流速変動スペクトラルに低周波ピークが発見され,近年,高レイノルズ数で報告されている’Large-scale feature’が存在することが示唆された.そのため,’Large-scale feature’ の装置やトリッピングの依存性を大型チャンネル流で調べることとした.熱線計測による速度変動スペクトル分布は,小型チャンネルの分布とほぼ一致しており,’Large-scale feature’が低レイノルズ数でも普遍的に存在することが実験的に実証された.このことは乱流の研究領域における重大な発見であると考えられる.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Royal Institute of Technology(Sweden)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      Royal Institute of Technology
  • [国際共同研究] University of Bologna(Italy)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Bologna
  • [雑誌論文] Advection of a coherent structure in a turbulent boundary layer2015

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Matsubara, Masanari Nagasaki, Akihito Yokoi, Muhammad Azmeer
    • 雑誌名

      Proc. ICJWSF 2015

      巻: 2156106 ページ: 6 pages

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Very large-scale fluctuation in turbulent channel flow at low Reynolds number2015

    • 著者名/発表者名
      Masaharu Matsubara, Daisuke Saito, Yuta Takahashi, Shun Horii
    • 雑誌名

      Proc. ICJWSF 2015

      巻: 2156114 ページ: 6 pages

    • 査読あり
  • [学会発表] 二次元チャンネル流における亜臨界遷移について2016

    • 著者名/発表者名
      松原雅春
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第53期総会・講演会講演
    • 発表場所
      信州大学工学部
    • 年月日
      2016-03-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Spatiotemporal structure of a linear mode in a turbulent boundary layer2015

    • 著者名/発表者名
      Akihito Yokoi, Muhammad Azmeer, Iori Horiuchi, Masanari Nagasaki, Masaharu Matsubara
    • 学会等名
      Twelfth International Conference on Flow Dynamics,
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2015-10-27 – 2015-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] 二次元乱流チャンネル流における大規模構造のスパン方向スケール2015

    • 著者名/発表者名
      堀井舜, 佐川佳幸, 齊藤大輔, 高橋勇太, 松原雅春
    • 学会等名
      日本流体力学会年会 2015
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-26 – 2015-09-28

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公開日: 2017-01-06  

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