JPS591886B2 - 境界層制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は壁面に沿う流体の流れが、壁面に沿って向きを
変えることによって生じるはく離を防止するだめの境界
層制御方法及び装置に関するものである。

エルボやベンドで流体の流れ方向を急に変えると第１図
ａ乃至ｄに斜線域で示すようにはく離を生じる。

はく離は圧力損失や流れの乱れの原因となるため好まし
くなく、これを防止あるいは小さくするため第２図ａ乃
至ｃＶｃ示すように案内羽根を設ける方法が提案されて
いる。

しかし流れの中にこのような構造物を入れることが許さ
れない場合があった。

一方、はく離防止に応用される境界層制御としては次の
方法が知られている。

（１）ドリッピングワイヤ （２）渦流発生器 （３）境界層の一様吸込み （４）境界層のスリット吸込み （５）スリットからの吹出し 以上１乃至５に述べた境界層制御のうち１及び２は流れ
に乱れを与える問題があり、また３乃至５はポンプやブ
ロワ等の他の動力源が必要となる問題があり、このよう
な方法を応用できない場合が生じていた。

本発明は上記した点に鑑み提案されたもので流れに乱れ
を与えることなく、別に動力源を必要とせず、しかも従
来利用できなかった部分にも容易に応用できる新しい境
界層制御方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、壁面に沿う流体の流れが、壁面に沿って向き
を変えることにより生じるはく離を防止する境界層制御
方法において、流体の流れがはぐ離を生じるはく離の直
前で、前記壁面近くの流体の流れを、流れの中に突出す
る突起物により局部的に加速させながら流れの向きを変
えるようにしているので、突起物により、壁面近くの流
体の流れを局部的に加速させることによって、いわゆる
コアンダ効果と同様の作用ではぐ離を防止しながら、流
れに乱れを与えることなく、まだポンプやブロワを用い
ることなく、流れの向きを変えることができる。

また、本発明は壁面に沿う流体の流れが壁面に沿って向
きを変えることにより生じるはぐ離を防止する境界層制
御装置において、流体の流れがはく離を生じるはく難点
上の前記壁面に同壁面近くの流体の流れを局部的に加速
させる突起物を流れの中へ突出させて設けたもので、壁
面に突起物を設けるだけでよいだめ従来のものが、構造
上適用できなかった部分に対しても容易に応用すること
が可能となる。

以下、本発明を図示実施例に基いて説明する。

第３図において、１は外側境界壁、２は内側境界壁、３
は局部加速用突起物で、この突起物３は内側境界壁のは
〈難点上に設けられており矢印で示す流体の流れ方向に
対し、下流側は内側境界壁２になめらかに継がっている
が、上流側は必ずしも内側境界壁２になめらかに継がっ
ている必要はない。

また、突起物３は内側境界壁２と一体に形成しても、上
記のように別体のものを取付けてもよく、さらに形状上
次のような特徴を持たせるととができる。

（１）外形がなめらかであること。

従って１つ又は複数の曲線で形成でき、この曲線とは、
円弧、欄内、放物線等である。

（２）突起物の流れに対する上流側は急激に流れに向っ
て突出していること。

つぎに作用を第４図及び第５図を参照して説明する。

第４図は突起物３を設けていない場合の流体の流れの速
度分布を示すもので、ここでは２次元の流れを変えるこ
とにする。

位置■と■は、良く知られている速度分布（乱流では乱
流速度分布、層流では層流速度分布と々る。

）であり、位置■から■へ移るとき流れの方向が変るた
め、Ａ点ではく離を生じ、破線Ｂで示すようなはく離域
が形成され、実線Ｃの内外で速度ベクトルの方向が逆に
なる。

一方、第５図に突起物３を設けた場合の速度分布を示し
、位置■では第４図に示す場合と同じ速度分布を示して
いるが、位置■では、突起物３により、内側境界壁近く
の流体の流れが、短区間で急に加速されるため、突起物
３近くの速度ｕ１が特に犬きぐなる。

このように速度ｕ１の部分の持つ運動量を特に犬きくし
てから流れの方向を変えてやることにより、いわゆるコ
アンダ効果（噴流が凸の曲面に沿って流れること）と同
様の効果を持たせることができる。

従って、流れに乱を与えずに、まだ別の動力源を用いる
ことなく、圧力損失を小さく抑えてはく離を防止しなが
ら流れの向きを変えることができ、しかも流れ中に構造
物を設置するものでないため、従来適用できなかった部
分に対しても容易に応用することが可能となる。

なお、第５図に示すｂｌ、ｂ２をｂｌ〉ｂ２とすること
によりはく離防止効果を高めることができる。

また９０°ベンドの場合も同様である。

さらに第６図及び第７図に示すように２段連続の９０°
エルボにも応用でき、ここでは、突起物３を半径ｒ１、
ｒ２からなる２種の円弧により形成しており、前記実施
例の場合と同様にして、はく離を防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ乃至ｄけ、それぞれ流れのはく離状態を示す図
、第２図ａ乃至Ｃは、それぞれ案内羽根を設けてはく離
を防止した従来例を示す図、第３図は本発明の一実施例
を示す図、第４図及び第５図ははぐ離を防止するだめの
突起物がない場合とある場合の流体の流れの速度分布を
示す図、第６図は本発明の他の実施例を示す図、第７図
は第６図に示す実施例の流体の流れの速度分布を示す図
である。 １・・・内側境界壁、２・・・外側境界壁、３・・・局
部加速用突起物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 壁面に沿う流体の流れが、壁面に沿って向きを変え
   ることにより生じるはく離を防止する境界層制御方法に
   おいて、流体の流れがはく離を生じるはく難点の直前で
   前記壁面近ぐの流体の流れを流れの中へ突出する突起物
   により局部的に加速させながら流れの向きを変えること
   を特徴とする境界層制御方法。 ２ 壁面に沿う流体の流れが壁面に沿って向きを変える
   ことにより生じるはく離を防止する境界層制御装置にお
   いて、流体の流れがはく離を生じるはく難点上の前記壁
   面に、同壁面近くの流体の流れを局部的に加速させる突
   起物を流れの中へ突出させて設けたことを特徴とする境
   界層制御装置。