Research on momentum transfer around a rotating cylinder in a flow

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本年度は、回転する円柱周りの流動及び流体力における円柱表面の粗度影響と粒子画像流速測定法(Particle Image Velocimetry,PIV)を用いて円柱周りの流動について調査した。まず、回転する円柱周りの流動及び流体力における円柱表面の粗度影響について得られた結果をまとめる。（１）静止流体中において円柱のみが回転している場合、円柱表面粗度の影響は強くみられ、円柱表面の粒度が粗いほど流速分布のグラフは勾配が強くなり、レイノルズ応力は全体的に増加する。（２）流れ中では、円柱の回転によって減速する側と増速する側共に円柱表面粗度の影響は微小であり、流れ場の変化はあまり見られない。（３）円柱表面粗度が回転円柱の流体力特性に与える影響はあまり見られない。（４）円柱の回転によって減速する側と増速する側共に、円柱の回転速度が上昇するにつれて、流速は一定の速度分布に収束していく。また、それに伴い回転円柱の流体力の変動は弱まり、線形的な変化となる。（５）円柱の回転によって減速する側では、円柱模型の回転によってレイノルズ応力が作用する範囲が拡大していき、無次元距離R'が3.5から4.5付近で範囲の拡大が弱まる。（６）円柱の回転によって増速する側では、無次元距離R'が0.5を境に，円柱表面側の流れの乱れが強い層、その外側の流れが整っている層に分かれている。PIV実験においては、今までのポイント計測で得られた流速から推定していた回転する円柱周りの流速分布の全体状がみられるようになった。円柱の回転が後流に及ぼす影響や円柱表面近傍の流れの定性的な特性が把握でき、今後詳細な解析を進める予定である。