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.

对于流入绕其轴线旋转的直管的均匀流（雷诺数Re=4×10^4），外部扬声器产生正弦振动扰动（80 ~200Hz），使用热线风速计进行实验研究，以研究旋转管入口助爬段层流边界层向湍流过渡的影响。我们明确了以下几点：（1）当管子旋转时，无论声波的频率如何，旋转速率都较低N≧0.3（其中N为管壁圆周速度Vo与平均横截面速度之差） -截面流速Um）。速度脉动中出现规则的低频（大约80Hz），这种规则的速度脉动在层流边界层的中心处具有最大的幅度。这表明在边界层中已经产生了螺旋涡街。 (2)当加入声波扰动时，当输入频率较低时，由于管旋转造成的不稳定引起的波动被放大，流动从层流变化。然而，将声波频率提高到 200Hz 会减弱对流动的影响。 (3)当低频周期性脉动在下游崩溃并直接转变为湍流时，在轴向速度脉动波形中可以看到发夹状的尖峰波形。 。