逆圧力勾配乱流境界層における三次元渦構造の解明

逆压梯度湍流边界层三维涡结构解析

• 批准号: 08750200
• 负责人: 島田 昌也
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 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-08750200/
• 关键词: 逆圧力勾配乱流境界層; 強制対流; 乱流構造; 多点同時測定; スケーリング則; 大規模構造; テーラーマイクロ時間スケール

逆圧力勾配乱流境界層を支配する準秩序構造を実験的に解明するために,5組のX線型熱線で構成される多点同時計測システムを開発した.また,圧力勾配の影響を定量的に調べるために,零圧力勾配乱流境界層との比較を行った.その結果,逆圧力勾配乱流境界層における特徴として,以下に示す事実が明らかになった.1.変動速度波形に対する圧力勾配の影響を調べた結果,逆圧力勾配乱流境界層の変動が緩慢になることが観察された.特に壁近傍でそれが顕著であり,逆圧力勾配の影響が,乱れの時間スケールの増大という形で主に内層に現れることを示している.一方,境界層中心部から外縁部にかけては圧力勾配の影響は殆ど見られない.2.圧力勾配の影響を強く受ける壁近傍の変動速度波形は、テーラーマイクロ時間スケールを用いて正規化することにより、波形の緩慢さが見られなくなる.更に,乱流現象を支配する特性時間スケールの一つであるバースト周期を同マイクロスケールで正規化した結果,壁からの距離及び圧力勾配の有無に依らずよく整理されることも分かった.つまり,逆圧力勾配下では,乱流構造の特性はテーラーマイクロ時間スケールとバースト周期の2つの異なる時間スケールにより表現される複合的な構造に起因すると考えられる.3.逆圧力勾配乱流境界層の特性の全てが,波形の時間的な伸縮のみで説明できるわけではない.このことは,時間の情報を含まないレイノルズ応力の寄与率や構造パラメータの分布から,壁近傍において,乱流構造そのものが圧力勾配の影響を強く受けることから確認された.つまり,逆圧力勾配乱流境界層の乱流構造には時間スケールの伸縮のみで説明できない相違があることを示している.

5 groups of X-ray hot lines are formed to measure the temperature of the system simultaneously. The influence of pressure matching on quantitative adjustment and comparison of turbulent boundary layer with zero pressure matching. The results show that the characteristics of the inverse pressure matching turbulent boundary layer are as follows: 1. The influence of the pressure matching on the dynamic velocity waveform is as follows: 2. The inverse pressure matching turbulent boundary layer changes slowly. In particular, near the wall, there is a change in the influence of reverse pressure matching, and the time of chaos increases and the main inner layer appears. On the one hand, the center of the boundary layer is divided into two parts: the outer part is divided into two parts: the influence of the pressure matching is almost equal to that of the outer part of the boundary layer. 2. The influence of the pressure matching is strong. The velocity waveform near the wall is equal to that of the outer part of the boundary layer. In addition, the turbulence phenomenon is dominated by the characteristic time, the cycle, the normalization result, the wall distance and the pressure matching, and the existence or absence of the adjustment. The characteristics of turbulent structure are different from those of time series. 3. The characteristics of turbulent boundary layer are different from those of time series, and the time series of waveform is different from those of time series. The time information of the turbulent flow is included in the distribution of the turbulent flow structure near the wall, and the influence of the turbulent flow structure on the pressure distribution is confirmed. The turbulence structure of the turbulent boundary layer is explained by the time difference between the two layers.