軸回りに回転する直管内の流れの不安定性に関する研究

绕轴旋转直管内流动不稳定性研究

• 批准号: 62550127
• 负责人: 西堀 賢司
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62550127/
• 关键词: 回転直管; 旋回流; 境界層; 遷移; 不安定性; らせん渦; 微小じょう乱

軸回りに回転している直管内に流入する均一流(レイノルズ数Re=4×10^4)に対して, 外部のスピーカによって変動速度が主流速度の0.1%となる正弦波振動の外乱(80〜200Hz)を加えた場合, 回転管入口助走部における層流境界層の乱流への遷移に及ぼす影響を熱線風速計を用いて実験的に調べ, 以下のことを明らかにした.(1).管を回転させると, 音波の周波数にかかわらず, 低い回転率N≧0.3(ここでNは管壁の周速度Voと断面内平均流速Umとの比)で速度変動に規則的な低周波(約80Hz)があらわれる. この規則的な速度変動は層流境界層の中央で最も振幅が大きく, 境界層内にらせん渦列が発生したことを示す.(2).音波による外乱を加えると, 入力周波数が低い場合, 管回転による不安定性のため変動が増幅され, 層流から乱流への遷移を著しく早める. しかし, 音波の周波数を高めて200Hzにすると, 流れへの影響は弱まり, 音波を入れないときとほとんど変らない.(3).低周波の周期的変動が下流方向に崩れて乱流に直接遷移する際には, 軸方向の速度変動波形にヘアピン状のスパイク波形が見られる.

当均匀的流动（雷诺数re = 4×10^4）流向绕轴旋转的直管时，外部扬声器应用了正弦波振动的干扰（80-200 Hz），其中波动速度的波动速度为0.1％，是在旋转灯泡的旋转速度的影响下，旋转的空中仪的影响层状边界层向湍流的过渡，并揭示了以下内容。 （1）。当管旋转时，在低旋转速率n≧0.3处观察到低频（约80 Hz）（其中n是管壁的外围速度VO与横截面中平均流速UM的比率）。这种常规速度波动表明，幅度是层层边界层中心中最大的，表明在边界层内已生成螺旋涡流阵列。 （2）。当由声波引起的干扰时，当输入频率较低时，由于管旋转而引起的不稳定性，并且从层流向湍流到湍流的过渡会得到显着加速。但是，当声波的频率增加到200 Hz时，对流动的影响会削弱，并且几乎不会在没有使用声波时变化。 （3）。当低频下游下游崩溃并直接过渡到湍流时，在轴向速度波动波形中可以看到类似发夹的尖峰波形。