壁面振動による流体摩擦抵抗低減とそのメカニズム解明
壁面振动引起的流体摩擦阻力减少及其机制的阐明
基本信息
- 批准号:13750130
- 负责人:
- 金额:$ 1.41万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
- 财政年份:2001
- 资助国家:日本
- 起止时间:2001 至 2002
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本研究は、物体の表面(壁面)の一部を流れに対し垂直に振劾させるによって、流体摩擦抵抗を低減すること、およびその抵抗低減メカニズムを解明することを目的としている。実験は、乱流境界層が十分に発達した平板の一部を、モーターによって駆動されるクランク機構を介して振動させた。振動振幅は5.0〜17.5mm、振動周波数は1〜8Hzである。測定を行った主流速度は2.0m/s、平板前縁からの距離を代表長さとしたレイノルズ数Re_xは1.2x10^5である。抵抗低減の割合は、自作プレストンチューブにより測定した壁面せん断応力から算出した。本研究では、振動する壁面上のせん断応力を測定しなければならないので、壁面貼付式のせん断応力センサーよりも、プレストンチューブによる測定が好都合であった。実験の結果、振動周波数と振幅がともに大きいほど、摩擦抵抗の大幅な低減が達成された。とくに振幅が15mm、振動周波数が7Hzのとき、最大21%の抵抗低減が可能になった。これはリブレットによって得られる摩擦低減効果(約8%)よりはるかに大きいものである。また、振動周波数の変化よりも、振幅の変化が与える効果のほうが大きいことが明らかになった。低減低減のメカニズムについては、主流のない振動平板上に発達するストークス層に関連させて考察を行った。ストークス厚さδ^+は次式で定義される。δ^+=√<2v/ω>すなわち、振動周波数ωが大きいときにストークス層厚さは薄くなるが、逆に粘性vの彰響、すなわち摩擦抵抗は小さくなるといえる。このことは本研究の振動周波数が大きくなると、摩擦抵抗低減の効果が大きいことに合致した結果である。
This study aims to reduce the friction resistance of a fluid on the surface (wall) of an object by reducing the friction resistance of the fluid. The turbulent boundary layer is very close to the surface of the plate, and the vibration mechanism is very close to the surface. Vibration amplitude 5.0 ~ 17.5mm, vibration frequency 1 ~ 8Hz. The mainstream speed for measurement is 2.0m/s, and the representative length of the distance between the front edge of the tablet is Re_x, which is 1.2x10^5. The resistance to low shear strength is calculated by measuring the shear strength of the wall. In this study, the breaking force on the wall surface of vibration and vibration was measured. The breaking force on the wall surface of vibration and vibration was measured well. As a result, the vibration cycle number and amplitude are greatly reduced, and the friction resistance is greatly reduced. The amplitude of vibration is 15mm, the frequency of vibration is 7Hz, and the maximum resistance is 21%. The friction reduction effect (about 8%) is obtained by the reverse rotation of the wheel. The frequency of vibration is changed, the amplitude is changed, and the effect is changed. Low attenuation vibration plate, main flow vibration plate, low attenuation vibration plate, main flow vibration plate This is the definition of the following formula:δ^+=√<2v/ω> In this study, the frequency of vibration is increased, and the friction resistance is decreased.
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
杉本寛之, 石川 仁, 武田 靖: "スパン方向振動による流体摩擦抵抗低減の試み"第32回日本機械学会北海道学生会講演前刷集. 39 (2003)
Hiroyuki Sugimoto、Hitoshi Ishikawa、Yasushi Takeda:“尝试通过跨度方向振动减少流体摩擦阻力”第 32 届日本机械工程师学会北海道学生会议预印本集 39(2003 年)。
- DOI:
- 发表时间:
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- 作者:
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