リング攪乱による円管内流れの制御

通过环扰动控制圆管中的流量

• 批准号: 06750184
• 负责人: 宇都宮 浩司
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hiroshima Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750184/
• 关键词: 円管内乱流; リング攪乱; 緩和過程; 乱流制御; 平均速度分布; 乱れ強さ分布

当該研究に使用した供試円管は直径100mm、全長14mで、管路入口より約7m下流位置に攪乱リングを挿入した。この位置では流れは十分に発達していた。また、攪乱リング断面寸法は一辺7mmの正方形である。この流れ場について熱線流速計で平均速度と乱れ強さの分布を測定した。特にリング背後2m程度までは変化が激しいので詳細に測定した。(円管内乱流を熱線流速計で精度良く測定する方法を確立した後にこの測定を行った。)平均速度分布は、全般的にピト-管での測定結果と一致しており、特に壁面近傍ではピト-管での測定より精度よく測定できた。リング上では縮流による均一な速度分布とリング近傍での急な速度勾配が見られる。リング背後の剥離が形成され、リング先端からリング高さの8.2倍下流位置で流れが再付着している。リングによる速度欠損は内部層の発達により回復し、およそ70直径下流で元の流れ場へ回復している。乱れ強さ分布は、攪乱リング近傍の急な速度勾配による乱流混合機構のためリング背後ではリング高さより少し高い位置に乱れ強さの大きなピークが見られる。このピークの位置と大きさはリング先端よりリング高さの10倍下流まではほぼ一定であるが、内部層の発達に伴い、このピークは小さくなり、また管中心方向へ移動し、約50倍下流位置で消失する。さらに流れは再発達し、リングから70直径下流では攪乱無しの流れ場に回復している。そして、このような乱れ強さ分布の流れ方向変化は平均速度分布や各種特性量、表面摩擦係数等の流れ方向変化挙動とよく対応していることを明らかにした。更にはこの挙動について緩和過程と乱流混合機構の観点から流体力学的に説明出来ることを明らかにした。今後はレイノルズ応力分布等の変化挙動を明らかにする予定である。なお、本研究実績の一部は既に日本機械学会論文集に投稿中で、残りの内容についても近く投稿予定である。

When the test tube was used in this study, the diameter was 100 mm, the total length was 14 m, and the inlet of the pipeline was about 7 m downstream. The position of the river is very high. The cross section size is 7 mm and square. The average velocity and intensity distribution of the flow field were measured by a hot-wire anemometer. 2 m in depth, and measured in detail. The method of measuring turbulence in pipe is established. The average velocity distribution is consistent with the measurement results of the whole tube, and the measurement accuracy is similar to that of the wall surface. A uniform velocity distribution is observed in the upper part of the flow, and a rapid velocity distribution is observed in the near part. The separation behind the separation is formed, and the separation at the top is 8.2 times higher than the downstream position. The velocity loss of the inner layer is reduced by 70%, and the velocity loss of the inner layer is reduced by 70%. Turbulent mixing mechanisms are located at high and low positions in the turbulent mixing mechanisms. The position of the top layer is 10 times higher than that of the bottom layer. The position of the bottom layer is 10 times higher than that of the bottom Today, the flow continues to reach a height of 70 diameters, but the turbulent flow field returns to normal. The flow direction of the distribution of various characteristics, such as surface friction coefficient, etc. In addition, the process of relaxation of turbulence mixing mechanism is explained in detail. In the future, the power distribution will be changed. This research is part of the journal of Japanese Mechanical Society.