界面活性剤水溶液の抵抗減少流れにおけるバースト現象と縦渦構造の解明

表面活性剂水溶液降阻流动中爆发现象和纵向涡结构的阐明

• 批准号: 08650197
• 负责人: 伊藤 基之
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650197/
• 关键词: 界面活性剤; 抵抗減少; 画像処理; 水素気泡法; チャンネル流; 瞬間速度分布; VITA法; バースト周期

界面活性剤の微量添加による流動抵抗減少のメカニズムを明らかにするため,本研究では2次元チャンネル乱流について,壁近傍で見られる乱流バースト現象に主眼をおいた流れの可視化計測を行った.実験方法としては,流体運動を可視化するために水素気泡法を用いてタイムラインを発生させ,その映像を連続的に画像処理ボードに取り込み,これに自動画像処理を施して瞬間速度の壁垂直方向分布を時系列データとして求め,瞬時速度,変動速度,加速度,VITA(Variable Time Average)値などの等値線図を得ると同時に,VITA法と呼ばれるバースト検出法を用いて平均バースト周期などを求めた.本研究により得られた主な結果は以下の通りである.(1)管摩擦係数がVirkの最大摩擦抵抗減少漸近線上にある低レイノルズ数流れにおいては,平均速度の対数分布はS字状になり,対数領域ではVirkの極限分布より大きな速度を持つ.(2)Virkの最大摩擦抵抗減少漸近線付近の管摩擦係数を持つ流れにおいては,乱れが非常に弱く,相対乱れ強さは,水流の場合の半分以下である.(3)管摩擦係数とレイノルズ数の関係の実験曲線が凸状となる領域においては,乱れ強さの壁垂直方向分布に二つのピークが存在する.(4)摩擦抵抗減少率が大きくなるにつれて,平均バースト周期は長くなり,バースト現象の発生位置が壁面から遠ざかる傾向が見られる.(5)最大摩擦抵抗減少状態では,乱流のバースト現象は見られず,細かな不規則変動のみが見られる.

In this study, two-dimensional turbulent flow phenomena were observed near the wall, and visual measurements of the main eye flow were carried out. The method of visualization of fluid motion is based on the method of bubble generation, image processing, automatic image processing, instantaneous velocity, vertical wall distribution, time series, instantaneous velocity, velocity, acceleration,VITA (Variable Time Average) Value of equal value line is obtained at the same time,VITA method is used to calculate the average value of time. The results of this study are as follows. (1)The maximum friction resistance of the tube friction coefficient decreases asymptotically on the upper line, and the distribution of the average velocity is S-shaped. The limit distribution of the Virk in the field of the average velocity is large. (2)Virk's maximum friction resistance decreases asymptotically close to the pipe friction coefficient. The flow is very weak, relatively strong, and the flow is less than half a minute. (3)The relationship between tube friction coefficient and coefficient of friction is convex in shape, convex in shape, convex in shape and convex in shape. (4)The friction resistance reduction rate is large, the average period is long, and the occurrence position of the phenomenon is far away from the wall. (5)Maximum friction resistance reduced state, turbulence phenomenon is visible, fine irregular movement is visible.

项目成果

永濱,裕樹: "界面活性剤水溶液のチャンネル乱流におけるバースト構造" 日本機械学会講演論文集. No.97-1. (1997)

Nagahama，Hiroki：“表面活性剂水溶液的通道湍流中的破裂结构”日本机械工程师学会会议记录第 97-1 号。