非定常流れにおけるはく離の遅れ機構の研究

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非定常流れにおけるはく離発生は、定常流れと較べて、加速流れでは著しく遅れ、減速流れでは逆にはやめられて、ヒステリシスが存在する。この様なヒステリシスに基づく流れの非線形性は、定性的にも定量的にも不明な点が多い。本研究は、上記のような流れの非線形挙動の解明を目的として、正の時間加速度による遷移遅れからはく離にいたるメカニズムを、内部流れ及び外部流れに対して検討したものである。内部流れとしては、円管流れにおける急拡大路を用いて、加速流れと準定常流れとの差異を検討した。その結果、わずかの加速度があるだけで乱流遷移が著しく遅れるため、急拡大部では層流はく離を生ずること,また加速流れにおいては境界層の発達が著しく遅く、通常の発達した円管内層流とは全く異なった速度分布を呈するので、外部流れにおけるはく離をさらに検討するには、乱流遷移の機構に対する加速度の影響を基礎的に解明する必要があることが指摘された。外部流れとしては、円柱まわりの加速流れを対象として理論的及び実験的に検討した結果、流れの加速度は境界層の生成を著しく遅らすものの、円柱表面上のはく離点はほとんど変化しないことが明かとなり、つねに層流はく離の状態を保っているものと考えられる。そのため、はく離点を固定した離散渦法を用いた理論解析法が良好な解析結果を与え、また円柱の揚力及び抗力特性は、各瞬間において加速度がない準定常を仮定した揚力及び抗力に、付加質量に基づく抗力の補正を加えるだけでほぼ見積り得ることが明かとなった。以上のように、流れの時間加速度は、とくに内部流れのはく離に対して著しい影響を及ぼすこと、また外部流れに対してはつねに層流はく離が引き起こされることが明らかにされた。