Establishment of scaling law for wall-bounded turbulence based on dissipation rate measurement

基于耗散率测量的壁面湍流标度律的建立

基本信息

批准号：
22H01404
负责人：
古市紀之
金额：
$ 11.32万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

今年度の当該課題の実績は主に２点となる。１点目が２つのLDVプローブを用いて、対向位置に設置し、空間の２点の計測を実施したことである。散逸率計測の前段階の実験として、テイラーの凍結仮説に関する検証を行った。その結果として、壁面近傍における移流速度はほぼ一定であり、対数領域中間部より外層にかけての移流速度は概ね平均速度と一致することを明らかにした。ただし、外層側の移流速度は平均速度より数％から１０％程度の範囲において、大きくなる結果となった。また、高速流と低速流とで分離した状態により相関を計算した場合に、それぞれにおいて移流速度が異なることが明らかになった。このことはテイラーの凍結仮説に対する疑問を呈するものとなっている。特に低速流のみによりスペクトルを再構築するとVLSMと呼ばれる大規模構造を抽出することができており、壁乱流における対数領域の物理的構造に関する再考が必要な状況にある。スペクトルに関してはすでに学会等において発表しており、これらの結果は2023年度中には誌上投稿を行う予定である。なお、散逸計測にあたり、測定点を接近させることに関しては、反射等の影響が大きく十分にはできていない。２点目が散逸率計測のためのCross-Line Multi-point LDVの構築である。現在、レーザーおよびファイバーユニットを設置することができており、開発については順調に進捗している状況にある。ファイバー径を0.2mm程度として設置しているために、高い空間分解能を期待することができるものと考えている。今後、実流試験を開始し、その問題点等を抽出していく予定である。

今年，我们在这个问题上取得了两个主要成就。第一个点是使用两个LDV探针安装在相对位置，并在空间中进行了两个点的测量。作为耗散速率测量阶段的实验，泰勒的冻结假设进行了测试。结果，据表明，壁表面附近的对流速度几乎是恒定的，并且从对数区域中间到外层的对流速度通常与平均速度一致。但是，外层侧的对流速度在几％至10％的范围内增加了平均速度。此外，当根据高速流量和低速流量分离的状态计算相关性时，揭示了对流速度的速度不同。这就提出了有关泰勒冻结假设的问题。特别是，仅使用慢速流量重建光谱可以提取称为VLSM的大型结构，这需要重新思考壁湍流中对数区域的物理结构。这些频谱已经在学术会议和其他组织中介绍，这些结果计划在2023年的日记中发布。在测量耗散时，在进行测量点方法时，反思的影响等是较大且不足的。第二点是构建跨线多点LDV，用于测量耗散率。目前，可以安装激光和纤维单元，并且开发稳步发展。由于纤维直径设置为约0.2毫米，因此我们认为可以预期高空间分辨率。将来，我们计划开始实际的流程测试并确定此类问题。