急拡大円管内の周期的非定常流

福井啓介
化学工学論文集, 21, 71(1995)
急拡大円管内において流量が正弦関数的に変化する周期的非定常流動場について，流れの可視化実験および数値解析結果に基づき考察した。急拡大部における流動状態 は安定な２次元流動場を保持する３つのタイプと乱流への遷移状態である不安定な３次元的タイプの計４つに大別することができる。その流動状態に及ぼす時間平均流量 および振幅流量に基づくReynolds数，および周波数の影響を明らかにした。また，流動状態および流れの安定性に及ぼす特有の周波数が存在し，本実験装置においては1. 5Hzであった。数値解析結果および流れの可視化写真より，急拡大部の流れ構造の詳細を考察した。特に，急拡大部における剥離渦の発生，離脱および消失過程，および 移動軌跡について明らかにした。さらに，急拡大部の流れ構造と流れの不安定性との関係を明らかにした。