瞬時圧力場のイメージングに基づく非平衡乱流場の圧力相関モデル

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360100
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 小尾 晋之介 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (80233609)
• Keywords: PIV計 / 乱流モデル / せん断乱流 / レイノルズ応力 / 乱流拡散 / 変動速度-圧力相関 / 圧力拡散

Research Abstract

本研究はレイノルズ平均法乱流モデル(RANSモデル)の枠組みでの圧力変動を含む相関項のモデル構築を目的として、粒子画像流速計(PIV)による速度場情報から瞬時の圧力分布を求め、乱流等計量を評価した。ここで取り上げる圧力場のイメージング手法は、これまでに鈍い物体周りの圧力場計測に際し一定の評価を得ることができており、研究初年度には一様流中におかれた角柱周りの流れと、2つの非流線型断面の柱状物体周りの流れを計測した。
新たに導入したYAGレーザを用いたシート状光源と、1メガピクセルの解像度を有するデジタルカメラによって、これまでの一連の研究と比較してより広範囲にわたって精度の高い速度場データを取得することができた。これによって、圧力場の推測に関してもより信頼性の高い結果が得られたといえる。特に、撮影領域の拡大により、これまでは不可能だった一様流に境界を設定することができ、そのことによって圧力勾配の境界条件の適用性が向上した。
一方、角柱周りの流れについて実行されたDNSの結果からは、これまで欠如していた時間軸方向の情報を含めた境界条件の取扱が可能となった。その結果、圧力のポアソン方程式を2次元近似して解析を実行する際、界面の圧力勾配の推算で非定常項を無視することの誤差評価を行うことができた。概ね10%程度の誤差が発生することが確認され、PIVによる測定は新規に導入したものでも十分な信頼性が確保されることがわかった。

Research Products

• [Publications] OBI, Shinnosuke: "On the correlation between instantaneous velocity and pressure-gradient in large-scale turbulence"4th ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference. CD-ROM. (2003)
• [Publications] MINAGAWA, Yusuke: "Turbulent Impinging Jet Onto a Co-axial Rotating Disk"Turbulence, Heat and Mass Transfer. 4. 755-762 (2003)
• [Publications] OMORI, Takeshi: "Experimental study on velocity-pressure correlation in turbulent mixing layer"Turbulence, Heat and Mass Transfer. 4. 253-260 (2003)
• [Publications] ICHIKAWA, Masaaki: "Second-moment turbulence closure in prediction of channel flow with system rotation"Proc.IGTC 2003 Tokyo. CD-ROM. (2003)