壁面近傍に生じる微細縦渦構造の発生機構

摘要

乱流は層流に比べ，運動量や熱の輸送を増大させるという利点を持つ反面，流体抵抗を増大させるという欠点を持つ．そのため航空機やパイプラインなどにおいて，摩擦低減などの省エネルギーの観点から乱流メカニズムの解明や制御が工学的に重要な課題となっている．現在では，壁面近傍の縦渦構造がスイープやイジェクションを誘起し，それらがレイノルズせh断応力に大きく貢献することが明らかになっている．また，壁面近傍に存在するスイープが支配的な小スケール渦と，壁面遠方に存在するイジェクションが支配的な大スケール渦との階層構造は，壁面摩擦抵抗に大きな影響を与えることが著者らのこれまでの研究で明らかになってきた．Hanrattyらは，壁面遠方の縦渦に関連して，壁面摩擦に大きな影響を及ぼす小スクール渦が生成されることを示した．しかし，この研究では，ある特定の瞬時場の時系列の解析しか行われていない．そこで本研究では，まず壁面近傍での縦渦の生成や成長過程を多数に渡って追跡し，平均化することで，より詳細に壁面近傍での微細縦渦構造の生成機構を解明する．