主流中へ流出するトランスバースジェットに沿う渦対構造の生成・拡散機構の解明

阐明沿横向射流流入主流的涡对结构的产生和扩散机制

• 批准号: 05650933
• 负责人: 杉山 善幸
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650933/
• 关键词: トランスバースジェット; 膜冷却流れ場; 渦対構造; 渦対の循環分布; 渦対の生成機構; 渦対の可視化; 渦対による混合・拡散

1.噴流中心線、渦流中心線及びこれらに沿う速度成分を用い、局所二次元の仮定なしに三次元的取扱いにより、トランスバースジェット(以下、噴流と呼ぶ)径路に沿って誘起される渦流の循環分布の計算法を与えた。速度比(=噴流々出速度/主流速度)<5では循環分布の実験値と良く一致し、目的を達した。しかし、速度比が5以上で増すにつれ、実験値からの偏りが増すので循環計算の基礎積分方程式導出途中で用いた簡単化の仮定を精密化する必要があると考えている。計算で得た循環分布を用いて任意噴流横断面における渦対の中心を結ぶ線分上の誘導速度を知ることによりその線分を横切って噴流中へ巻き込まれる主流々体の流量を求めた。そして、これを用いて任意の噴流横断面における噴流々体と主流々体の平均混合比を算出できることを示した。2.そのさい噴流横断面積の評価が重要となる。そのため水蒸気又は石鹸泡(1〜1.2粍^φ)を噴流に混入し、レーザー又は水銀灯光シートで噴流横断面を可視化して得た噴流横断面写真から画像処理により噴流横断面積を決めた。結果は従来の噴流横断面積の経験式が過小評価を与えることを示した。本干渉流れ場に対する混入石鹸泡の追従・拡散特性、噴流中における混入水蒸気の拡散・蒸発特性を考慮して、写真撮影にさいし露光時間を決めるべきことを知った。このことは特に噴流孔から遠い噴流横断面の面積を決めるさい考慮されねばならない。3.混入水蒸気による可視化写真から噴流と主流の干渉で渦対が生成される機構と発達過程を定性的に明らかにした:噴流は流出後、噴流中心線に沿い、噴流孔径の(1〜2)倍の間で主流方向噴流厚さを変えず、主流に対し垂直方向にだけ拡散する。その拡散域は噴流内部に比し低運動量のため主流方向へ押し流されると同時に、噴流のすぐ下流に回り込み、渦流を生じる。この渦流は連続的に生じ、噴流々体と共に移動するので、噴流に沿う一対の渦流を生じるのである。

1. Jet centerline, vortex centerline, and velocity component along the jet centerline. Two-dimensional velocity component along the jet centerline. Three-dimensional velocity component along the jet centerline. Velocity ratio (= jet velocity/main flow velocity)<5. The circulation distribution is consistent and the goal is achieved. For example, if the velocity ratio is greater than 5, the calculation of the basic integral equation is simplified and refined. The calculation results in the distribution of circulation and the flow rate of the main flow in the jet cross section. The average mixing ratio of the jet to the main stream is calculated using an arbitrary jet cross-section. 2. The evaluation of jet cross-sectional area is very important. Water vapor and alkali bubbles (1 ~ 1.2 groups ^φ) were mixed into the jet, and the jet cross-section was visualized by mercury lamp light. The jet cross-section was photographed and the jet cross-section area was determined. The results show that the cross-sectional area of the jet is too small. This paper discusses the characteristics of dispersion and diffusion of mixed stone bubbles in the field of dry gas, the characteristics of dispersion and evaporation of mixed water in the jet, and the determination of exposure time in the photo image. The area of the jet cross-section is determined by considering the jet orifice. 3. A visual photograph of mixed water vapor shows that the jet flows in the direction of the main stream, the vortex generation mechanism and the arrival process are qualitatively different: after the jet flows out, the jet centerline is in the middle, the jet diameter is (1 ~ 2) times, the jet thickness in the main stream direction is different, and the main stream is separated in the vertical direction. The dispersion domain generates vortices in the lower part of the jet, in the direction of the main stream, and in the lower part of the jet. These vortices are generated in pairs, jets move together, and jets are generated in pairs.

项目成果

杉山善幸: "トランスバースジェットに並行する渦対に沿う循環分布の計算" 第30回日本航空宇宙学会,関西・中部支部合同秋期大会講演集. 7-8 (1993)

Yoshiyuki Sugiyama：“计算沿平行于横向射流的涡对的环流分布”第 30 届日本航空学会关西/中部分会联合秋季会议论文集 7-8（1993 年）。

Yoshiyuki SUGIYAMA: "Numerical Investigation of Perpendicular Staged Blowing into a Subsonic Cross Flow" Memoirs of the School of Engineering,Nagoya University. 45. 118-134 (1993)

Yoshiyuki SUGIYAMA：“垂直分级吹入亚音速横流的数值研究”名古屋大学工学院回忆录。

杉山善幸: "トランスバースジェットに付随する渦流の生成と発達の可視化測定" 第31回日本航空宇宙学会,中部・関西支部合同秋期大会で発表予定. (1994)

Yoshiyuki Sugiyama：“与横向射流相关的涡流的产生和发展的可视化和测量” 计划在日本航空学会中部和关西分会第 31 届秋季联合会议上发表（1994 年）。