境界層剥離の抑制制御を目的とした渦輪生成パラメータの最適化

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760105
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 内藤 隆 名古屋工業大学, 工学研究科, 助教授 (80242907)
• Keywords: 渦輪 / 最適化 / 交番噴流 / 無次元化エネルギー / 剥離制御 / 平均噴出速度制御

Research Abstract

平成16年度の研究実施計画は,1.単独渦輪についての実験,2.Synthetic jetについての実験,3.回流水槽の製作とその試験実験,の3つから構成されていた.
1.については,H15年度に得られた実験結果を,日本流体力学会年会2004にて「可変直径オリフィスによる渦輪の形成」と題して報告した.ここで得られたアドバイスを基に,渦レイノルズ数を統一した通常の渦輪と太い渦輪についての比較実験を遂行し,次のような知見を得た.(1)太い渦輪も通常の渦輪と同様Widnall instabilityによって乱流遷移することが確認された.つまり,乱流化の過程は,経過時間と外乱の大きさに支配される.そのため,(2)太い渦輪は並進速度が遅いので噴出口に近いところで乱流遷移し,(3)混合促進を目的としたSynthetic jetの利用には,太い渦輪が適している.一方,(4)渦輪列を用いた流体の移送には,細い渦輪を利用することが適していると考えられる.
2.に関しては,昨年度に得られた結果について,日本機械学会2004年度年次大会のO.S.「流れ制御の技術」に「交番噴流の状態と形成パラメータ」と題して報告した.さらに,Caterら^<1)>および角田ら^<2)>のデータと一致しない理由を明らかにするため,装置の幾何学的パラメータを変更し,追実験を行った.その結果,両者の追試は成功し,三者の実験に問題が無いことが確認された.つまり,Synthetic jetの4つの状態を支配するパラメータとして,レイノルズ数とストローハル数では十分でないことが明らかになった.
3.については,回流水槽を製作した.改善しなければならない点が明らかとなり,現在まだ試験実験には至っていない.
1)J.E.Cater et al.,J.Fluid Mech.(2002) vol.472
2)角田勝,須藤浩三,日本機械学会論文集(B編)67巻661号