Experimental study for multi-scale vortex structure around a rotating circular cylinder in the stratified fluid and the measurement of fluctuating wall shear stress by electro-chemical method

分层流体中旋转圆柱体多尺度涡结构实验研究及电化学法测量脉动壁剪应力

• 批准号: 23560213
• 负责人: FUKUSHIMA Chiharu
• 金额: $ 3.49万
• 依托单位: Hiroshima 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: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23560213/
• 关键词: 流体工学; 環境対応; 密度成層; せん断応力; 渦

An experimental study has conducted to understand the relationship between multi-scale vortex structures developed around a rotating circular stratified flow and the fluctuating wall shear stress. In order to examine the validity of the electro-chemical method for wall shear stress, preliminary experiments were achieved in the pipe flow, circular Couette flow, and flow around a circular cylinder at rest. As the results, electro-chemical method had not established satisfactory, because fluctuating wall shear stress contains unsolved noise. The flow induced by impulsively rotating circular cylinder, rolls up the mushroom-type vortex ring array, and the evolution of the vortices lead to subsequent large-scale layered formation, i.e. multi-scale vortex structure. During the layered formation and the rearrangement of the vortices, the flow exhibits oscillating motion. Those typical spatial and temporal scales of velocity and density field were extracted.

通过实验研究了旋转圆形分层流中多尺度涡结构与壁面切应力脉动的关系。 为了检验电化学方法测量壁面切应力的有效性，在管流、圆形Couette流和静止圆柱绕流中进行了初步实验。 结果表明，电化学法不能建立令人满意的方法，因为脉动壁面剪应力中含有未解决的噪声。 圆柱脉动旋转诱导的流动卷起蘑菇状涡环阵列，涡的演化导致随后的大尺度分层形成，即多尺度涡结构。 在涡的分层形成和重排过程中，流动表现出振荡运动。 提取了速度场和密度场的典型时空尺度。

项目成果

成層流体中で回転運動を開始した円筒まわりの流れ（速度場－密度場変化の同時観察）

在分层流体中围绕已开始旋转运动的圆柱体流动（同时观察速度场和密度场的变化）

• 发表时间: 2012
• 作者: 角田勝;藤本太郎;上山淳一,古川聖,亀谷知宏,松田佑,山口浩樹,新美智秀,江上泰広;福島千晴・飛田真吾・中西助次
• 通讯作者: 福島千晴・飛田真吾・中西助次

成層流体中で回転運動を開始した円筒まわりの流れ(速度場-密度場変化の同時観察)

围绕开始在分层流体中旋转的圆柱体流动（同时观察速度和密度场的变化）

• 发表时间: 2012
• 作者: Hiromichi Kobayashi;Yoshihiro Okuno;久原圭,柴崎嘉隆,後藤直哉,新井雅隆;網中一公,角田和巳,坂本祥仁;Takuya Kubo and Satoshi Ogata,;福島千晴,飛田真吾,中西助次
• 通讯作者: 福島千晴,飛田真吾,中西助次

成層流体中で回転運動を開始した円筒まわりの流れ（密度場変化の詳細）

围绕开始在分层流体中旋转的圆柱体流动（密度场变化的细节）

• 发表时间: 2012
• 作者: Tsunoda;K. and Aminaka;K.;高下拓哉・福島千晴・ほか2名
• 通讯作者: 高下拓哉・福島千晴・ほか2名

電気化学的手法を用いた壁面せん断応力の測定(一様流中の円柱周りの流れ)

采用电化学法测量壁面剪应力（均匀流动绕圆柱体流动）

• 发表时间: 2013
• 作者: Hiromichi Kobayashi;Yoshihiro Okuno;渡辺敬三;鈴木健之,坂本祥仁,佐藤駿斗,角田和巳;Masaru Sumida;Keizo Watanabe;近藤瑞生,福島千晴,中西助次
• 通讯作者: 近藤瑞生,福島千晴,中西助次

成層流体中で回転運動を開始した円筒まわりの流れ(速度場-密度場の同時観察による層構造内部の調査)

在分层流体中围绕已开始旋转运动的圆柱体流动（通过同时观察速度场和密度场来研究分层结构的内部）

• 发表时间: 2013
• 作者: Liancheng Hu;Hiromichi Kobayashi;Yoshihiro Okuno;T. Kubo and S. Ogata;胡蓮成，小林宏充，奥野喜裕;K. Watanabe;渡邊敬三，栃木 弘，小方 聡, 中村大吾;飛田真吾,福島千晴,中西助次
• 通讯作者: 飛田真吾,福島千晴,中西助次