粗度の形状パラメータが乱流境界層に及ぼす影響:粗度平板上流場の LDV 計測

摘要

表面粗さと摩擦抵抗の関係はムーディ線図1)やプラントルシュリヒティングの公式2)等が知られているが, それらは砂粗度を対象としており, 船体の塗膜面のような長波長の粗度を持つ粗面には適用することができない. そこで, 川島らは塗膜面を模した2次元モデル粗度を平板に施工し, その粗度パラメータ（粗度高さ, 周期, 勾配等）が摩擦抵抗へ及ぼす影響を曳航試験によって調査し, 以下の仮定①②③に基づき, 式(1)(2)(3)で構成されるモデル粗度面の摩擦抵抗増加量dRの推定式の提案を行った3).① 粗度の波長波高比が10以上の波状粗面の領域では, 粗面のいわゆる摩擦抵抗増加は, 粗度に対する局所的な圧力増加によっている.② 各粗度における流速は, 上流側の粗度の後流影響により滑面境界層より低下する.③ 壁面近傍の粘性低層内には, 抵抗増とならない不感帯がある.