渦発生装置の試作研究

涡流发生器的样机研究

• 批准号: 07555320
• 负责人: 馬場 信弘
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07555320/
• 关键词: 単一渦; 渦伸張; 渦度集中; 渦構造; 渦安定性; 可視化実験

回転エネルギーを外部境界から与え,渦端部において渦軸方向の流量をコントロールして渦度集中と渦伸張をバランスさせるというアイデアに基づいて,小さい水槽内で定常な単一渦を発生・維持する装置を試作した.自然界では比較的小さいスケールの渦のタイプ,すなわち渦の直径よりその長さの方が大きい渦を対象とし,定常な単一の渦を発生させることを目的として製作に当たった.一辺50cm,深さ40cmの正方形小型水槽内に直径30cm,高さ20cmの円筒形のアクリル製容器を固定し,この円筒の上に円筒の網目状スクリーンを置いて,これを外部のステップモーターによって回転させた.円筒の底に直径1cmの穴をあけ,底から小型ポンプによって円筒内の流体が吸い出すことによってスクリーンを通して流体は外部から円筒内に流入し,中心に吸い寄せられながら下降して中央底部の穴から流出するという循環システムを作った.まずナビエ・ストークス方程式に基づいたコンピュータシミュレーションによって孤立渦の計算を行い,渦を発生させるための流場の条件について調べた.その結果渦の発生とその後の渦構造の安定性にとってスクリーンの高さと回転速度,および循環させる流量を含む旋回率が重要なパラメーターであることがわかった.この計算結果に基づいて実際にこの装置を駆動させ,円筒内の流れを染料によって可視化した.循環システムの中でスクリーンを回転させると円周方向の速度成分が与えられた流体は中心に近づくに従ってその回転速度が増加し,容器の中心に単一の渦が形成されることが観察された.本装置によって本研究の目的は達成された.

A device for generating and maintaining a steady single vortex in a small tank was tested. The natural world is a small vortex, the diameter of the vortex, the length of the vortex, the image of the vortex, the purpose of the vortex. A 50cm, 40cm deep square small tank inside the diameter of 30cm, 20cm high cylinder of the cylinder control container is fixed, the cylinder on the cylinder of the mesh shape of the open space is set, this is the external temperature of the open space. The bottom of the cylinder has a diameter of 1 cm. The bottom of the cylinder has a small diameter. The fluid in the cylinder is sucked out. The fluid in the outside of the cylinder flows into the cylinder. The center of the cylinder has a small diameter. The bottom of the cylinder has a small diameter. The fluid in the cylinder flows out. In the calculation of isolated vortices, the conditions for the generation of vortices and the potential flow are adjusted. As a result, the stability of vortex formation and vortex structure after vortex formation is very important. The calculation results are based on the experimental results of the device, and the flow of dye in the cylinder is visualized. The velocity component in the circumferential direction increases with the velocity component in the center of the fluid, and the vortex component in the center of the vessel forms. The purpose of this study was achieved.