二次元的な境界層剥離流れに潜在する初期の三次元渦構造に関する研究

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本研究の目的は、二次元柱状物体の剥離位置近傍に生じる三次元的な境界層剥離流れや後流渦列中の三次元的渦構造の発生機構を明らかにするとともに、そのスパン方向の三次元性の特性を数値計算条件に補正的に導入を行い、比較的簡単な二次元計算で三次元的な非定常剥離流れの様子を表現しようとするものである。本年度の研究実施結果として、円柱や角柱などの二次元断面を有する柱状物体スパン方向の三次元性や不安定性について断面形状や設置姿勢を変えて曳航水槽を用いた曳航実験観測を行った結果、剥離剪断層は最初の巻き上がりが行われるまで柱状物体の断面形状および設置姿勢に依存せず、二次元的に発達しているが、二次元的な剥離剪断層の崩壊時刻や渦放出におけるスパン方向三次元性と渦構造の複雑さは、柱状物体の断面形状や設置姿勢により異なる。また渦放出において、柱状物体に対して平行に放出される状態と斜めに放出される状態があり、それらふたつの渦放出状態の出現は、スパンあたりの広がり部の出現個数によって支配されていることが明らかとなった。また実験観測により得られたスパン方向三次元性を総括した、境界要素・渦法併用の二次元円柱まわりの流れ解析計算手法の構築や試験開発プログラムの作成をおこない、三次元性を考慮した二次元計算結果と実験結果、二次元計算結果などとの比較検討を行った結果、本手法による計算結果は二次元計算結果と比較して実験値に近い値が得られた。今後の研究の展開として、より系統的で綿密な実験の遂行と計算の精度向上を図り、本計算手法の有効性を検討する。