JPH08219938A - 流体測定部の乱れ低減化方法および流路体 - Google Patents
流体測定部の乱れ低減化方法および流路体Info
- Publication number
- JPH08219938A JPH08219938A JP2718095A JP2718095A JPH08219938A JP H08219938 A JPH08219938 A JP H08219938A JP 2718095 A JP2718095 A JP 2718095A JP 2718095 A JP2718095 A JP 2718095A JP H08219938 A JPH08219938 A JP H08219938A
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- Japan
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- flow
- turbulence
- fluid
- enlarged portion
- tripping
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- Pending
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- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 断面が正方形でかつ上流側が拡大平行部２に
されるとともに、下流側が絞られた測定平行部３にされ
た風洞１の拡大平行部２における内周壁面に、流れと直
交する方向で、４個のトリッピングワイヤー７を流れに
沿って所定間隔置きに配置することにより流体の乱れを
防止する方法である。 【効果】 トリッピングワイヤーで層流境界層に小さな
攪乱を与えて層流から乱流に遷移させ、そして乱流によ
り発生する安定した渦によって不安定な２次流れを下流
側に運び去るようにしているので、大きい乱れを防止す
ることができる。
されるとともに、下流側が絞られた測定平行部３にされ
た風洞１の拡大平行部２における内周壁面に、流れと直
交する方向で、４個のトリッピングワイヤー７を流れに
沿って所定間隔置きに配置することにより流体の乱れを
防止する方法である。 【効果】 トリッピングワイヤーで層流境界層に小さな
攪乱を与えて層流から乱流に遷移させ、そして乱流によ
り発生する安定した渦によって不安定な２次流れを下流
側に運び去るようにしているので、大きい乱れを防止す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流体測定部の乱れ低減
化方法および流路体に関するものである。
化方法および流路体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、風洞および回流水槽などの実験
用流路体の測定部の上流側には、速度場を一様化すると
ともに、流速を均一化させるためのノズル部が設けられ
ている。そして、流体測定部での流速分布および乱れ度
をできるだけ少なくするために、流路体の入口部面積と
流路体の出口部面積との比（絞り比）を大きくするとと
もにその形状も種々のものが考えられているが、従来、
コストの面から、絞り部分の入口部および出口部の断面
形状の多くが正方形にされている。
用流路体の測定部の上流側には、速度場を一様化すると
ともに、流速を均一化させるためのノズル部が設けられ
ている。そして、流体測定部での流速分布および乱れ度
をできるだけ少なくするために、流路体の入口部面積と
流路体の出口部面積との比（絞り比）を大きくするとと
もにその形状も種々のものが考えられているが、従来、
コストの面から、絞り部分の入口部および出口部の断面
形状の多くが正方形にされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
ように、風洞５１の断面の形状を正方形にした場合、断
面のコーナ部５２では、速度が著しく低下する。
ように、風洞５１の断面の形状を正方形にした場合、断
面のコーナ部５２では、速度が著しく低下する。
【０００４】特に、風洞５１の下流計測部での流速が遅
い場合には、絞り比（ｎ）によって風洞５１での流速は
１／ｎとなり、さらに遅くなる。したがって、風洞５１
内のレイノズル数（Ｒｅ）は低くなり、層流境界層とな
る。このように、層流境界層を持つ壁面においては、流
れの様相は複雑であり、コーナ部５２に低速部ができる
と、図６の仮想線ａに示すように、上下および左右壁面
に圧力変化が生じ、壁面圧力はコーナ部５２で高く、中
央部で低下する。
い場合には、絞り比（ｎ）によって風洞５１での流速は
１／ｎとなり、さらに遅くなる。したがって、風洞５１
内のレイノズル数（Ｒｅ）は低くなり、層流境界層とな
る。このように、層流境界層を持つ壁面においては、流
れの様相は複雑であり、コーナ部５２に低速部ができる
と、図６の仮想線ａに示すように、上下および左右壁面
に圧力変化が生じ、壁面圧力はコーナ部５２で高く、中
央部で低下する。
【０００５】したがって、図５に示すように、断面に
は、矢印ｂにて示すような２次流れが発生し、強い流れ
が上下および左右の壁面中央から風路中心に向かって集
中するる。このような、２次流れが存在すると、それが
乱れとなって下流に放出され、したがって下流の測定部
において、乱れが現れ、測定に悪影響を及ぼすという問
題があった。
は、矢印ｂにて示すような２次流れが発生し、強い流れ
が上下および左右の壁面中央から風路中心に向かって集
中するる。このような、２次流れが存在すると、それが
乱れとなって下流に放出され、したがって下流の測定部
において、乱れが現れ、測定に悪影響を及ぼすという問
題があった。
【０００６】そこで、本発明は上記問題を解消し得る流
体測定部の乱れ低減化方法および流路体を提供すること
を目的とする。
体測定部の乱れ低減化方法および流路体を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の流体測定部の乱れ低減化方法は、断面が矩
形状でかつ上流側が拡大部にされるとともに、この下流
側が拡大部より絞られた流体測定部にされた流路体の上
記測定部の乱れ低減化方法であって、上記拡大部におけ
る内周壁面に、流れと直交する方向で、複数個の線状体
を流れに沿って所定間隔置きに配置することにより流体
の乱れを防止する方法である。
め、本発明の流体測定部の乱れ低減化方法は、断面が矩
形状でかつ上流側が拡大部にされるとともに、この下流
側が拡大部より絞られた流体測定部にされた流路体の上
記測定部の乱れ低減化方法であって、上記拡大部におけ
る内周壁面に、流れと直交する方向で、複数個の線状体
を流れに沿って所定間隔置きに配置することにより流体
の乱れを防止する方法である。
【０００８】また、上記課題を解決するため、本発明の
流路体は、断面が矩形状でかつ上流側が拡大部にされる
とともに、この下流側が拡大部より絞られた流体測定部
にされた流路体であって、上記拡大部の内周壁面に、流
れと直交する方向で、複数個の線状体を流れに沿って所
定間隔置きに配置したものである。
流路体は、断面が矩形状でかつ上流側が拡大部にされる
とともに、この下流側が拡大部より絞られた流体測定部
にされた流路体であって、上記拡大部の内周壁面に、流
れと直交する方向で、複数個の線状体を流れに沿って所
定間隔置きに配置したものである。
【０００９】
【作用】上記の構成によると、線状体で層流境界層に小
さな攪乱を与えて層流から乱流に遷移させ、そして乱流
により発生する安定した渦によって、不安定な２次流れ
が下流側に運び去られる。
さな攪乱を与えて層流から乱流に遷移させ、そして乱流
により発生する安定した渦によって、不安定な２次流れ
が下流側に運び去られる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図４に基づ
き説明する。図１および図２において、１は例えば実験
用の風洞（流路体の一例）で、断面形状が正方形（また
は長方形であってもよい）で、かつ上流側が拡大平行部
（拡大部）２にされるとともにその下流側が拡大平行部
２よりも所定面積比（例えば、絞り比が１／１０）でも
って絞られた測定平行部（流体測定部）３にされてい
る。また、上記拡大平行部２の上流側の先端部付近に
は、流れを整えるために、ハニカム部材４および複数個
のスクリーン５が設けられている。
き説明する。図１および図２において、１は例えば実験
用の風洞（流路体の一例）で、断面形状が正方形（また
は長方形であってもよい）で、かつ上流側が拡大平行部
（拡大部）２にされるとともにその下流側が拡大平行部
２よりも所定面積比（例えば、絞り比が１／１０）でも
って絞られた測定平行部（流体測定部）３にされてい
る。また、上記拡大平行部２の上流側の先端部付近に
は、流れを整えるために、ハニカム部材４および複数個
のスクリーン５が設けられている。
【００１１】そして、この拡大平行部２の内、測定平行
部３へ移行する絞り部分６とスクリーン５との間の内周
壁面には、流れと直交する方向で、複数個例えば４個の
トリッピングワイヤー（線状体）７が、所定間隔置きに
配置されている。
部３へ移行する絞り部分６とスクリーン５との間の内周
壁面には、流れと直交する方向で、複数個例えば４個の
トリッピングワイヤー（線状体）７が、所定間隔置きに
配置されている。
【００１２】上記トリッピングワイヤー７の配置状態
は、例えば図３に示すように、スクリーン５から絞り部
分６までの整流部長さをＬで表し、かつ各トリッピング
ワイヤー７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄまでの距離をそれぞれ
Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓ4 で表すと、下記に示すような比
でもって、各トリッピングワイヤー７Ａ〜７Ｄが配置さ
れる。
は、例えば図３に示すように、スクリーン５から絞り部
分６までの整流部長さをＬで表し、かつ各トリッピング
ワイヤー７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄまでの距離をそれぞれ
Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓ4 で表すと、下記に示すような比
でもって、各トリッピングワイヤー７Ａ〜７Ｄが配置さ
れる。
【００１３】Ｓ1 ／Ｌ＝０．０３；Ｓ2 ／Ｌ＝０．１６ Ｓ3 ／Ｌ＝０．６３；Ｓ4 ／Ｌ＝０．７２ また、上流側のトリッピングワイヤー７Ａ，７Ｂとして
は、その直径が例えば１０mmのものが使用され、下流側
のトリッピングワイヤー７Ｃ，７Ｄとしては、その直径
が例えば６mmのものが使用される。
は、その直径が例えば１０mmのものが使用され、下流側
のトリッピングワイヤー７Ｃ，７Ｄとしては、その直径
が例えば６mmのものが使用される。
【００１４】なお、拡大平行部２の幅をＢとすると、Ｂ
／Ｌの比の値は、０．９４とされている。このように、
複数個のトリッピングワイヤー７を、所定間隔置きに拡
大平行部２の内周壁面に配置することにより、層流境界
層が強制的に乱流境界層に変えられる。詳しく言えば、
層流境界層を乱流境界層に変えることによって、２次流
れ（従来例で説明したような、流れの中心に向く流れ）
が、安定した微細な渦に変換されて、下流側に流され
る。
／Ｌの比の値は、０．９４とされている。このように、
複数個のトリッピングワイヤー７を、所定間隔置きに拡
大平行部２の内周壁面に配置することにより、層流境界
層が強制的に乱流境界層に変えられる。詳しく言えば、
層流境界層を乱流境界層に変えることによって、２次流
れ（従来例で説明したような、流れの中心に向く流れ）
が、安定した微細な渦に変換されて、下流側に流され
る。
【００１５】すなわち、スクリーン５より下流側の領域
において、層流境界層に小さな攪乱を与えて層流から乱
流に遷移させ、発生する安定した渦によって、不安定な
２次流れおよび剥離現象を下流側に運び去り、大きい乱
れを防止する。
において、層流境界層に小さな攪乱を与えて層流から乱
流に遷移させ、発生する安定した渦によって、不安定な
２次流れおよび剥離現象を下流側に運び去り、大きい乱
れを防止する。
【００１６】ここで、トリッピングワイヤー７を配置し
た場合と配置しない場合との、乱れ度を示すグラフを図
４に示す。図４の（ａ）はトリッピングワイヤー７を配
置した場合を示し、（ｂ）はトリッピングワイヤー７を
配置しない場合を示す。
た場合と配置しない場合との、乱れ度を示すグラフを図
４に示す。図４の（ａ）はトリッピングワイヤー７を配
置した場合を示し、（ｂ）はトリッピングワイヤー７を
配置しない場合を示す。
【００１７】このグラフから良く分かるように、トリッ
ピングワイヤー７を配置した方が、流れの乱れ度がかな
り改善されている。なお、乱れ度（Ｔ）は、下記の式に
て表される。
ピングワイヤー７を配置した方が、流れの乱れ度がかな
り改善されている。なお、乱れ度（Ｔ）は、下記の式に
て表される。
【００１８】Ｔ＝（ｕ2 ／Ｕ）1/2 但し、上記の式中、Ｕ：主流速度，ｕ：変動流速（２次
流れの速度）を表す。ところで、上記実施例において
は、トリッピングワイヤー７を４箇所に配置したが、勿
論、風洞１の大きさなどに応じて増減される。
流れの速度）を表す。ところで、上記実施例において
は、トリッピングワイヤー７を４箇所に配置したが、勿
論、風洞１の大きさなどに応じて増減される。
【００１９】また、上記実施例においては、流路体とし
て、風洞に適用した場合について説明したが、例えば水
流を実験するための水槽にも適用し得るものである。
て、風洞に適用した場合について説明したが、例えば水
流を実験するための水槽にも適用し得るものである。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、線
状体で層流境界層に小さな攪乱を与えて乱流に遷移さ
せ、そして乱流により発生する安定した渦によって、不
安定な２次流れを下流側に運び去るようにしたので、大
きい乱れを防止することができ、したがって下流の流体
測定部において、正確な測定を行うことができる。
状体で層流境界層に小さな攪乱を与えて乱流に遷移さ
せ、そして乱流により発生する安定した渦によって、不
安定な２次流れを下流側に運び去るようにしたので、大
きい乱れを防止することができ、したがって下流の流体
測定部において、正確な測定を行うことができる。
【図１】本発明の一実施例における風洞の断面図であ
る。
る。
【図２】同実施例における風洞の要部断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同実施例におけるトリッピングワイヤーを配置
した効果を説明する乱れ度を示すグラフである。
した効果を説明する乱れ度を示すグラフである。
【図５】従来例における風洞の断面図である。
【図６】従来例の風洞内における２次流れの状態を示す
断面図である。
断面図である。
１ 風洞 ２ 拡大平行部 ３ 測定平行部 ４ ハニカム部材 ５ スクリーン ６ 絞り部分 ７ トリッピングワイヤー
Claims (2)
- 【請求項１】断面が矩形状でかつ上流側が拡大部にされ
るとともに、この下流側が拡大部より絞られた流体測定
部にされた流路体の上記測定部の乱れ低減化方法であっ
て、上記拡大部における内周壁面に、流れと直交する方
向で、複数個の線状体を流れに沿って所定間隔置きに配
置することにより流体の乱れを防止することを特徴とす
る流体測定部の乱れ低減化方法。 - 【請求項２】断面が矩形状でかつ上流側が拡大部にされ
るとともに、この下流側が拡大部より絞られた流体測定
部にされた流路体であって、上記拡大部の内周壁面に、
流れと直交する方向で、複数個の線状体を流れに沿って
所定間隔置きに配置したことを特徴とする流路体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2718095A JPH08219938A (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 流体測定部の乱れ低減化方法および流路体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2718095A JPH08219938A (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 流体測定部の乱れ低減化方法および流路体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08219938A true JPH08219938A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12213889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2718095A Pending JPH08219938A (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 流体測定部の乱れ低減化方法および流路体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08219938A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102435407A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-05-02 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 用于风洞实验中拍摄高速湍流流动图像的拍摄系统及方法 |
| CN103149010A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-06-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 基于高超声速脉冲风洞的进气道流场npls测量系统及方法 |
-
1995
- 1995-02-16 JP JP2718095A patent/JPH08219938A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102435407A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-05-02 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 用于风洞实验中拍摄高速湍流流动图像的拍摄系统及方法 |
| CN103149010A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-06-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 基于高超声速脉冲风洞的进气道流场npls测量系统及方法 |
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