| 研究課題/領域番号 |
60420026
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| 研究種目 |
一般研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
木谷 勝 北海道大学, 工学部, 教授 (50001160)
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| 研究分担者 |
田村 尚敬 北海道大学, 工学部, 助手 (80001254)
望月 修 北海道大学, 工学部, 助教授 (50157830)
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| 研究期間 (年度) |
1985 – 1988
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| キーワード | 剥離流 / せん断層 / 乱流 / 剥離泡 / 非定常流 / 位相平均法 / 離散渦法 / 組織的渦構造 |
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| 研究概要 |
1.厚板および鈍頭円柱の前縁に形成される乱流剥離・再付着流れ(剥離泡)の(1)変動速度、変動圧力の時間平均値、乱れ成分、相互相関、エネルギースペクトル;(2)剥離領域内の逆流間欠係数、局所的な流れの方向転換周波数、移動速度などの非定常性;(3)再付着領域における大規模渦の時空間内における位相平均構造を明らかにした。また、二次元および軸対称剥離泡の特性の類似性および差違を実験結果にもとづいて明確にした。
2.厚板の前縁を鋸歯状に変形することによって、前縁剥離泡の制御が可能であることを示し、そのときの構造を求めた。また、主流乱れを導入したときの剥離泡の構造変化を明らかにした。
3.離散渦法を適用して回転円形翼列の前縁剥離領域の流れを計算し、剥離の発生と理論揚程の変化との関係を求めた。流れの剥離に伴う非定常流れが、揚程の大きさを決定する要因となりうることを明らかにした。
4.渦核構造を組みこんだ3次元離散渦法の改良を行い、エネルギースペクトル、エンストロフィー、ヘリシティなどの特性量を与える表示式を求めた。この方法によって複数の渦(渦糸と渦輪、二つの渦輪など)の3次元相互作用を計算し、相互作用の進行とともにこれらの特性量が変化する過程を明らかにした。これによって、剥離泡における縦渦の発生、大規模渦の形成過程、不規則速度変動の発生機構、主流乱れの影響などを解明する手がかりを得た。
5.乱流剥離泡内の組織的渦構造の運動・変形にもとづいて、剥離領域内の流れの非定常性、変動圧力、レイノルズ応力の発生機構を明らかにした。大規模渦が再付着領域に衝突するときに生ずる圧力変動が上流側に伝播して、剥離線近くの流れを振動させ、剥離せん断層の巻き上りを強化するフィードバック機構が、剥離泡における擬周期的な非定常性の原因であることが明らかになった。
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