2005 Fiscal Year Annual Research Report
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
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15360100
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| Research Institution | KEIO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
小尾 晋之介 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (80233609)
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| Keywords | PIV計測 / 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 / 瞬時圧力勾配 |
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| 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、前年度までに様々な鈍い物体周りの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の計測を通じてある程度の評価ができている。
本年度は、流れに直列に2つの正方形断面の角柱を置いた実験を新たに行った。前年度までの実験と同様に、上流側の物体から周期的に放出される渦が下流側物体に衝突する際にもたらす著しい速度変動を、圧力変動との相関の見地から検討し、さらに、上流側物体表面の周期的な圧力変動を利用して、PIVで計測した速度場に位相平均処理を施した。
計測結果から、速度-圧力勾配変動の相関が、流れに垂直方向のレイノルズ応力成分の輸送方程式中で特に顕著な値を示すこと、下流側物体に衝突する流線とよどみ圧力の相関がその原因であること、といった、前年度の円柱形物体と同様の結果が得られ、以上の知見が形状に依存しないを見出した。その際、周期平均後の圧力勾配変動と速度変動の相関プロットから、圧力-速度変動相関の大部分が周期変動成分によってもたらされることがわかり、この種の流れ揚で非定常RANS計算が有用であることの根拠を見出すことができた。
さらに、自由せん断乱流中では微小圧力プローブと熱線風速計を組み合わせた変動速度圧力同時計測を実行し、従来の圧力拡散モデルの成立条件が、乱流エネルギーの平衡状態にあることが明らかとなった。また、圧力場を直接求める必要がない渦法による乱流計算を実行し、大規模渦構造を含む乱流場の工学的なモデリングについて計算労力を考慮するとRANS計算よりも優れているケースがありうることを見出した。
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Research Products
(5 results)
