対向噴流のよどみ点領域における複雑流れが高ペクレ数物質混合に及ぼす影響について

相对射流驻点区复杂流动对高佩克莱特数物质混合的影响

基本信息

批准号：
21K03850
负责人：
角田博之
金额：
$ 2.58万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

噴流が一様流に対向衝突する流れ（対向噴流）は下流域によどみ点が存在し，またその付近が乱流（噴流）と非乱流（一様流）の界面になるという興味深い物理的特徴をもつ．よどみ点流れを含む流れの幾何的構造や乱流界面は運動量や物質の乱流輸送に大きな影響を与えることが知られている．そこで，本研究では，2種類の蛍光物質の濃度場と速度場を同時計測できる2色PLIF/PIVシステムを開発することで，流れの幾何構造の識別と物質境界の同時検出を行うことを目指す．これにより，物質境界と乱流／非乱流界面との関係を調べ，高ペクレ数スカラ物質の混合過程に及ぼす流れの幾何構造の影響を明らかにすることを研究最終目的とする．上記を踏まえ，研究初年度には，まず2種類の蛍光染料の選択を行った．そして，新規購入した赤色レーザー（波長638nm）と現有の緑色レーザー（波長532nm）の2種類のレーザーを用いて，予備実験として染料濃度と蛍光強度との関係を調べ，2色PLIFへの適用の目途を得た．第2年度の研究では，静止水中に噴出される噴流場の乱流／非乱流界面を2色PLIFで調べることを計画していた．周囲流体と噴流にそれぞれ異なる蛍光色を発する蛍光染料を混入することで，2色PLIFを用いて噴流の乱流／非乱流界面のデータを取得する予定であった．しかし，予期しない緑色レーザの故障のために，データ取得までには至らなかった．最終年度の研究で対応策を検討し，噴流場の乱流／非乱流界面のデータを得て，研究目的の達成を目指す．

一个有趣的物理现象是，射流与均匀流（逆射流）碰撞的流动在下游区域有一个驻点，该驻点附近成为湍流（射流）和非湍流之间的界面具有流动（均匀流动）的特点。众所周知，流动的几何结构（包括驻点流动和湍流界面）对动量和材料的湍流传输具有显着影响。因此，在本研究中，我们的目标是通过开发一种双色 PLIF/PIV 系统来识别流动几何形状并同时检测材料边界，该系统可以同时测量两种类型荧光物质的浓度场和速度场。本研究的最终目标是研究材料边界与湍流/非湍流界面之间的关系，并阐明流动几何形状对高佩克莱特数标量材料混合过程的影响。基于上述，在研究的第一年，我们首先选择了两种荧光染料。然后，作为初步实验，我们使用两种类型的激光器：新购买的红色激光器（波长 638 nm）和现有的绿色激光器（波长 532 nm）研究了染料浓度和荧光强度之间的关系，并决定将其应用于双色 PLIF 我有一个主意。在第二年的研究中，我们计划使用双色 PLIF 研究喷射到静水中的射流场的湍流/非湍流界面。通过将发出不同荧光颜色的荧光染料混合到周围流体和射流中，我们计划使用双色 PLIF 来获取射流湍流/非湍流界面的数据。然而，由于绿色激光器发生意外故障，无法获取数据。在研究的最后一年，我们将考虑对策并获取射流场中湍流/非湍流界面的数据，旨在实现研究目标。