衝撃管内を進行するAr衝撃波背後の電離緩和流に対するNaCl微量混入の影響に関して, 理論的研究を行った.電離緩和基礎式はAr-NaCl系の反応速度式と結合し, さらに衝撃管の壁境界層, 非マックスウェル電子エネルギー分布, およびNa原子共鳴線の自己吸収の影響を考慮して構成した.数値計算より得た主な結論は次のとおりである. (i) NaClの混入は電離緩和時間の短縮をもたらすが, その影響は低衝撃波マッハ数, 高p₁d (p₁ : 初期圧力, d : 管の直径) 領域で顕著となる. (ii) NaClの混入は, 特に緩和初期において電子温度の低下をもたらす.この影響は低マッハ数では緩和後半まで及ぶ. (iii) 自由電子のエネルギー分布関数は緩和領域で非マックスウェル分布である.

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レイノルズ数850-1700の円柱後流を可視化して観察し, 速度変動測定による定量的結果と比較して, 乱れの秩序構造の形成について次の知見を得た.円柱の直径をd, 主流方向の距離をxとする.x/d≦10に存在する整ったカルマン渦は, 20≦x/d≦30でほぼ渦軸方向の長さ8d程度でちぎれる.さらに下流で各々のちぎれた渦は湾曲し, x/d≧90において, さじの先端を外側に向け後流中心面に対し30-60°の角度傾けて置いたような形の弧状の渦を形成する.この渦は, 90≦x/d≦230で比較的安定して見られ, 後流中心面の両側に一対となるとともに, x方向に数個が連って出現する傾向がある.この領域の乱流域界面に見られる大規模な凹凸はこのさじ形渦に起因する.このような, 初期の規則的な渦の乱流中での配列替えは, 乱れの秩序構造の形成過程の1つの類型と考えられる.

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渦レイノルズ数Γ/υ=1500の1対の渦輪が追い抜きをする場合, 渦輪が並んだ瞬間の半径方向の速度分布をスモークワイヤと熱線風速計を用いて測定することを試みた.両方法によって得られた速度分布はよく一致する.
追い抜きが行なわれる場合には, 実験結果はポテンシャル理論に基づく計算結果とよく一致することが確められた.
また, 追い抜きをする時の速度の時間的変化特性が実験と理論との比較から詳しく検討され, その内容が明らかにされた.

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大動脈乱流などの非定常乱流のスペクトル解析では, 乱流の性質が時間的に変化するという意味での非定常性と, 時間的に変化する移流速度をもつ流れに乗って乱流成分が運動するという意味での非定常性とが同時はに存在していることに注意すべきである.本研究では, 後者, すなわち非定常移流速度場におけるTaylorの凍結乱流仮説の適用について考察した.乱流の空間的構造に関する情報を得るためには, 波数 (空間) スペクトルを求める必要があるが, 定常移流速度の場合には, スペクトルの無次元化操作の一部として周波数-波数変換を行えばすむ.しかし非定常移流速度の場合にはこの方法を用いることができない.そこで本研究では, 非定常移流速度を用いた非線形変換により, 時間-距離変数変換を施した測定データのスペクトルを求める方法を提案した.イヌの大動脈乱流の実験データにこの方法を適用して得られたスペクトルと, 従来の方法で求めたそれとでは, 高 (周) 波数域で明きらかな差があった.

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剛体球粒子の濃厚サスペンションの見かけの粘性率が理論的にもとめられた.粘性率に対する濃度の効果を閉じた形で求めるため, Happelが提案した細胞モデルが採用された.サスペンションの巨視的な応力および歪み速度をそれらに対応する細胞内の局所的な量の体積平均で定義し, これら巨視的な量の間の関係から見かけの粘性率がもとめられた.その結果得られた粘性率は, 粒子の体積分率が0.3以下の濃度範囲で実験値をよく説明することが示された.また, 非常に低濃度の極限で, Einsteinの粘性公式に一致しないというHappelの解析の欠点が取り除かれた.

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