724 後流渦輪の連続PIV解析(OS7-6 噴流及びせん断流の構造と制御(渦輪・管内流・密度差噴流),OS7 噴流及びせん断流の構造と制御,オーガナイズドセッション)

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  • 724 Successive PIV Analysis of Ring-Vortex

抄録

ブラフボディ後流は,応用の広さにもかかわらずその研究の歴史は新しい.ブラフボディのなかでも3次元物体の後流構造に関する研究は少ない.3次元物体の基本構造の1つとして軸対称物体がある.軸対称物体のうちリング後流に関する研究は球や円柱後流に関する研究に比べて圧倒的に少ない.リングに関する知識は,燃焼器や流量計などのほか,風力発電への応用にも有用である.リング後流の研究は低レイノルズ数におけるProvansalなどが挙げられるが,高レイノルズ数についてはTakamotoと著者らの研究が挙げられるのみである.著者らの最近の研究によると,高レイノルズ数(Re=5.0×10^3-1.5×10^4)でのリング後流構造は大きく4種類の流れモードに分類することが適当なようである.ここで,4種類の流れモードとは亜臨界軸対称モード(Sub-critical axisymmetrical mode),および,超臨界軸対称モード(Over-critical axisymmetrical mode),(亜臨界)非軸対称モード(Sub-critical non-axisymmetrical mode),(亜臨界)低相関モード(Sub-critical less-correlation mode)である.これらのモード分類は,リング背面での背面圧力および流速変動波形,流れの可視化,時間平均流速分布,乱れ強さ分布,4点同時流速計測に基づいてなされている.しかし,各流れモードの空間構造の把握は,十分ではない.この研究では,熱線流速計と同期をとったハイスピードカメラ(2000frame/sec)を用いて,スモークワイヤ法により可視化した流れ場を撮影する.この撮影した画像をPIV解析することにより,流れ場と渦度場をもとめ,各モードの空間構造の把握を試みる.その中でも大きく分けて2種類の流れモードに分類でき,相関が弱い低相関モードと非軸対称モードは、今回は詳しく調べない.相関の強い亜臨界と超臨界の軸対称モードは詳しく調べる.すなわち、この2つの軸対称モードについて焦点を当て,これらは明瞭な空間構造を示すことから,後流渦輪の発達および流下について詳しく調べ,それらへ形状厚み効果についても解明を試みる.

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