傾斜切断面をもつ回転円管から流出する噴流のウェーブレット多重解像度解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550170
• Research Institution: Kagoshima National College of Technology
• Principal Investigator: 中島 正弘 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70124170)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田畑 隆英 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (50290846) ; 江崎 秀司 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40185111) ; 李 輝 鹿児島大学, 工学部・機械工学科, 助手 (00253906) ; 椎 保幸 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (30270391) ; 岸田 一也 鹿児島工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教授 (10311119)
• Keywords: 流体力学 / 噴流 / 流れの可視化 / PIV / ウェーブレット多重解像度解析

Research Abstract

本研究は,円管を斜めに裁断し,これを回転させることによって,ノズル出口から発生する渦輪を前傾や後傾姿勢で連続して流出させ,次々に発生するごれらの渦輪の伸縮や合体によって噴流の拡散を制御することを試みるものである.本年度は,円管を管軸に対して30°,45°,60°,および90°で切断した傾斜切断面をもつ円管を実験に用いた.そして,この円管を回転数Orpmおよび6rpmで回転させて実験を行った.なお実験は,高解像度カメラ,デュアルパルスYAGレーザー,画像処理システム(PIV)から構成される「可視化情報システム」を駆使し,水噴流を水槽中に流出させることにより,流れの可視化実験を行った.本年度得られた主な研究成果は以下のとおりである.
(1)噴流に平行な断面内の画像から得られた情報をもとにPIV解析を行った結果,傾斜切断面角度は流れに大きく影響を与えることが明らかになった.また,傾斜切断面が回転しない円管から流出する噴流の場合,速度分布に対称性はみられないが,回転円管から流出する噴流には速度分布の対称性が認められることも明らかになった.
(2)噴流直裁断面内の画像を重ね合わせることによって,その位置の噴流幅を求めた.その結果,傾斜切断面の角度が30°の場合,最も噴流幅が大きくなることが明らかにあった.
(3)流れの直裁断面および平行断面内の流れの画像を用いて,ウェーブレット多重解像度解析を行った結果,多くのスケールを持つ乱流構造に関する情報が得られた.そして,この乱流構造の時間的変化を3次元表示することにより,傾斜円管の回転が乱流構造に及ぼす影響についても明らかにした.

Research Products

• [Publications] NAKASHIMA M., et al.: "Wavelet Multi-Resolution Analysis of Coherent Structure in a Jet Issuing From Rotating Circular Pipe With Inclined Section"Proc.ASME Fluid Eng.-Div.-Summer Meeting'02. (CD-ROM). (2002)
• [Publications] 中島正弘 他3名: "回転傾斜切断面をもつ円管から流出する噴流"第30回可視化シンポジウム講演論文集. 22巻・1号. 219-220 (2002)
• [Publications] TABATA, T., et al.: "A Study on Jet Issuing from Pipe with Rotating Inclined Section"Proc.Intl.Symp.on Flow Visualization '02. (CD-ROM). (2002)
• [Publications] 中村賢幸 他2名: "傾斜回転切断面をもつ円管から流出する噴流"日本機械学会九州支部第56期総会講演会講演論文集. 038-1. 73-74 (2003)