強い非線形音波により励起される音響流の分岐と乱流遷移の機構解明

强非线性声波激发声流分叉和湍流转变的机理阐明

• 批准号: 12875033
• 负责人: 早川 道雄
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875033/
• 关键词: 音響流; 非線形音波; 共鳴振動; 高レイノルズ数の流れ; 衝撃波; 分岐; 乱流; 渦; 高レイノルズ数; 定在波; 非線形音響

音響流は、長い間、遅い(低レイノルズ数の)流れと考えられてきた。しかし、近年、超強力音波が先端技術で利用されるようになり、強い非線形効果による速い(高レイノルズ数の)音響流とその乱流に対して基礎的な理解を得ることが工学的に重要な課題となっている。決定論的方程式に支配される流体の不規則運動である「乱流」は、決定性と偶然性という矛盾した二側面をもつがゆえに、長い間にわたって流体力学のみならず基礎科学の重要な問題として位置づけられ、その結果多くの優れた成果を生み出してきた。しかしながら、音響流の乱流現象に関しては、ほとんど何も分かっていなかった。本研究では、とくに2次元の長方形の中の流体の大振幅共鳴振動によって生じる音響流の問題に集中的に取り組んだ。この間題に対しては既にRayleighがレイノルズ数が1に比べて小さい定常解を求めている。Rayleighの解は長方形の二つの対称軸に関して対称な流線をもつ。本研究では、高レイノルズ数の音響流の数値シミュレーションを行い、以下の結果を得た。(1)箱の縦横比(<1)に依存するある臨界レイノルズ数において、Rayleighの音響流は新しい定常解の対に分岐する。現段階では、この分岐はサブクリティカルであると予測している。(2)分岐後の音響流は、長方形の横方向の対称軸に関する対称性を失うが、縦方向の対称軸に関する対称性は維持する。(3)分岐によって得られる定常解の対は、横方向の対称軸に関して対称である。すなわち、失われた対称性に対応して解の数が増加している。(4)さらにレイノルズ数を大きくすると、分岐後の解のおのおのがさらに新しい定常解の対に分岐する。(5)二度の分岐によって音響流の流線は対称性を完全に失う。(6)さらに大きいレイノルズ数で、定常解は存在しなくなることが確かめられたが、この非定常解が時間周期解であるかどうかはまだ確認できていない。

Sound flow, long middle, middle (low middle) flow In recent years, the use of ultra-strong sound waves as an advanced technology has become an important issue in engineering. Deterministic equations govern the irregular motion of fluids, such as turbulence, determinism, contingency, contradiction, and contradiction, which are important problems in basic science. The phenomenon of turbulence in sound flow is related to the phenomenon of turbulence in sound flow. In this paper, the problems of acoustic flow in rectangular fluids with large amplitude resonance vibration in two dimensions are studied. For this problem, the Rayleigh number is 1, and the steady state solution is obtained. Rayleigh's solution to the rectangle and two pairs of axes is related to the pair of flow lines. In this study, the following results were obtained from the study of the numerical value of the acoustic flow of the high-resolution image. (1)Box aspect ratio (<1) depends on the number of critical parameters, Rayleigh acoustic flow, and divergence of steady state solutions. At present, the stage is divided into two parts: the first part is divided into three parts: the second part is divided into four parts: the third part is divided into four parts: the fourth part is divided (2)The symmetry of the acoustic flow after the bifurcation is lost in relation to the symmetry axis in the transverse direction of the rectangle, and the symmetry of the symmetry axis in the transverse direction is maintained. (3)The divergence of the steady state solution is related to the symmetry axis in the opposite and transverse directions. The number of solutions to the problem is increasing. (4)The number of times a problem occurs, the number (5)The second degree of divergence of the acoustic flow line is completely asymmetric. (6)For example, the existence of a steady state solution and the existence of a time-periodic solution are discussed.