可視化情報学会論文集

熱交換器など各種工学機器内では，ネットワーク流れを形成し，大変複雑な流れとなっているが，流路内及び流出噴流には流体工学的に大変興味ある自励振動を示すフリップ･フロップ流れがみられる．そのフリップ･フロップ流れの応用開発をさらに進めていくにあたっては，菱形角柱群流路内の分流領域における詳細な流れの可視化を行って，主流と後流などの関係を定量的に解明することが重要であると考えられる．本研究では，PIVを用いて菱形角柱列が流れ方向に六列並んだ菱形角柱群管路内の流れの可視化を行った．その結果，分流領域内に発現する三次元的な縦渦及び渦の連結振動の流速ベクトル表示，分流領域での平均流れ場の対称性や回転性についての特性などを明らかにすることができた．また，規則正しく発現する場合のカルマン渦列振動とフリップ･フロップ流れの振動の関連性も明らかにすることができた．

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菱形角柱群管路からの流出噴流にフリップ･フロップ流れが発現する条件の一つには，少なくとも三列以上の菱形角柱群管路であることが必要となっているが，菱形角柱群の列数の違いによる流路内の分流領域における流れの特性については十分に明らかにされていない．本研究では，単一菱形角柱の後流との比較も含め，菱形角柱の列数を変化させた場合の流路内での流速変動を二次元レーザ・ドップラー流速計(LDV)を用いて計測を行い，パワースペクトル特性を調べた．その結果，カルマン渦列とフリップ・フロップ流れのそれぞれの振動に関する定量的な違いや菱形角柱列数を変化させた場合の分流領域での流れの違いを明らかにするとともに，第三列目の分流領域の分岐点付近には，カルマン渦列と交差流れのせん断層及びフリップ･フロップ流れのそれぞれの振動が干渉し合っている特異な点が存在することを発見することができた．

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