トーラス体まわりの三次元流れの構造に関する研究

本研究は,トーラス体まわりの三次元はく離構造と後流の構造を明らかにしようとするものであり,本計画では,表面流線の可視化と後流中の速度計測を行った.表面流線については,平板上に直立させた柱体をモデルとして,電解腐食法の発展をおもに行い,速度計測については,直径比3と5のトーラス体で,熱線流速計および超音波速度分布計を用いた水槽実験を遂行し,以下のような成果を得た.1.電解腐食を行わせる物体の材質等に関して,従来の知見は不足しており,本研究で調査した結果,物体表面へのはんだあるいはホワイトメタルの溶着・溶射が有効であることがわかった.また,地金に黄銅を用い,全表面を黒色絶縁塗装した後にピンホールを設けて電解腐食させる手法を新たに開発し,鮮明な可視化画像を得ることができた.2.これらの画像をCCDカメラで撮影し,表面流線パターンの画像計測のためのプログラム開発を行ったが,トーラス体のような三次元曲面への適用やパターン認識を行うには至っておらず,現在,プログラムの改良を行っている.3.超音波速度分布計を用いた実験から,平均の速度場,変動速度のパワースペクトルの空間的な分布,2点相関係数の分布等を明らかにし,後流の時空間的な構造を示すことができた.4.水流中で使用する熱線プローブを自作し,後流中の速度分布を測定することができた.また,熱線プローブの出力を基準信号とした超音波速度分布計の条件付計測については,熱線プローブの耐久性および基準信号の波形処理等に問題を残し,現在,熱線プローブの構造,制御増幅器の特性,信号の処理法を再検討している.

本研究は,トーラス体まわりの三次元はく離構造と後流の構造を明らかにしようとするものであり,本計画では,表面流線の可視化と後流中の速度計測を行った.表面流線については,平板上に直立させた柱体をモデルとして,電解腐食法の発展をおもに行い,速度計測については,直径比3と5のトーラス体で,熱線流速計および超音波速度分布計を用いた水槽実験を遂行し,以下のような成果を得た.1.電解腐食を行わせる物体の材質等に関して,従来の知見は不足しており,本研究で調査した結果,物体表面へのはんだあるいはホワイトメタルの溶着・溶射が有効であることがわかった.また,地金に黄銅を用い,全表面を黒色絶縁塗装した後にピンホールを設けて電解腐食させる手法を新たに開発し,鮮明な可視化画像を得ることができた.2.これらの画像をCCDカメラで撮影し,表面流線パターンの画像計測のためのプログラム開発を行ったが,トーラス体のような三次元曲面への適用やパターン認識を行うには至っておらず,現在,プログラムの改良を行っている.3.超音波速度分布計を用いた実験から,平均の速度場,変動速度のパワースペクトルの空間的な分布,2点相関係数の分布等を明らかにし,後流の時空間的な構造を示すことができた.4.水流中で使用する熱線プローブを自作し,後流中の速度分布を測定することができた.また,熱線プローブの出力を基準信号とした超音波速度分布計の条件付計測については,熱線プローブの耐久性および基準信号の波形処理等に問題を残し,現在,熱線プローブの構造,制御増幅器の特性,信号の処理法を再検討している.