| ■■能動的はく離制御装置の開発■■ |
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風洞の主流速およびディフューザ開き角を連続的に変化させ,流れの状態を変化させた場合において,流れ場の時間変化に適合して制御を実施できるはく離制御装置の開発に成功した.制御システムは,流れの状況を判断しシステムにフィードバックすることで,自動的にジェットの吹出し流速を変化させ,発生する縦渦の強さを調整する.さらに,はく離していない流れの場合は,ジェットの吹出しを自動的に停止する.この制御手法は,現在特許申請中である.
| ■■縦渦に起因する渦構造の可視化■■ |
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縦渦は,その二次流れにより,境界層内に主流中の大きなエネルギをもった流体粒子を輸送することができる.これによりはく離制御,膜冷却等工学的な利用が期待できる.そこで,より効果的に縦渦を利用できるように,縦渦の渦構造の可視化を実施した.縦渦は,主流中に角度を持ってジェットを吹出し,主流とジェットの干渉により発生する.図は縦渦が発生した流れ場のイメージである.縦渦は回転方向の異なる二つの渦から成る渦対を形成し下流に推移し,後流渦,馬蹄渦の存在も確認されている(Fric&Roshko 1988,1991).
本研究では流れの可視化にスモークワイヤ法を用いた.スモークワイヤ法の特徴は,比較的安価に使用でき,流脈を捉えることができ非定常流れの可視化が可能なことである.図は,ジェット吹出し口上方からおよび側方からの可視化写真である.いずれも主流は,図の左から右に流れている.上方からでは,ジェット吹出し口後方の流れが,円柱後方の流れと類似し上下から渦が交互に放出されている様子が確認できる.この交互に放出されている渦を側方から可視化すると,螺旋を描きながら上昇しジェットに引き込まれていることが確認できる.この後流渦は非定常で上方に渦糸が伸びた状態になっているのが特徴で,主流と境界層のエネルギ輸送に何らかの影響を与えているものと十分期待できる.

△ 上方からの可視化

△ 側方からの可視化