多孔体表面の流動抵抗低減を実現する壁面構造の探索

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前年度までは非常に細い目を持つ金網を積層し，流れ方向の透過率が壁面垂直方向の透過率よりも大きい多孔体を作成し，その界面における乱流摩擦抵抗が低レイノルズ数域では滑面境界層と同程度まで抑制されていたが，レイノルズ数の増加に伴い次第に摩擦抵抗が増大する傾向を明らかにした．しかし前年度に使用した多孔体厚みの非一様性により多孔体表面が完全に平坦な構造になっていなかったため，これを改善するために積層構造を補強舌多孔体を作成し界面流動の再計測を行った．また本多孔体界面近傍流動をより詳細に理解するために多孔体を設置した矩形ダクト流路の二次流れを計測した．流れ方向(x)とスパン方向(z)を含むx-z平面内平均流速分布の計測データを流れ方向および壁面垂直方向(y)を含むx-y平面内平均流速分布とともに議論した結果，摩擦抵抗の増大を確認したレイノルズ数域において従来の多孔体ダクト乱流に見られる非対称な二次流れの流動パターンを確認した．また二次流れの非対称性が強まることで，多孔体近傍において流路の側端から多孔体内部に侵入した流動が流路の対象面において湧き出す様子が確認でき，これに伴い多孔体界面近傍で乱れが増加したものと考えられる．また，乱れの統計的性質を詳細に議論するために，流れ方向と壁面垂直方向の変動速度の四象限解析を行った結果，摩擦抵抗の増大を確認したレイノルズ数域においては，従来の滑面近傍乱流組織構造にはあまり見られない象限の運動がわずかに捉えられ，多孔体近傍乱流で摩擦抵抗増大の要因とされてるロール渦の痕跡が現れていると考えられる．