伝熱工学実験(カルマン渦列)

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    資料紹介

    1. 実験の目的
    模型実験に関する相似則を学ぶとともに、その応用として、円柱からのカルマン渦放出周波数の測定結果を無次元数によって整理してみることで、相似則の有効性を確認する。また本実験を通して、伝熱工学やエネルギー工学等の熱力学系の講義への理解や興味を深め、今後の講義等へいかしていけるようにする。
    2. カルマン渦
        流れの中に静止した物体が置かれていると、粘性の作用によってその周りの流れは減速させられ、また渦が発生する。このため物体の背後には多数の渦を伴う速度の遅い領域が形成される。これを後流(wake)と呼んでいる。一般にこの領域内の渦はしだいに減衰し、また速度の低い領域は次第に広がって、もとの一様な流れへと戻っていく。しかしある条件のもとでは渦のエネルギーが集まって、規則正しい渦列が長く持続する。たとえば円柱の後流には円柱の両側から回転方向が逆の渦が交互に発生し、千鳥状の配置をした規則正しい渦列が形成される。風の強いとき、電線や隙間風が音を立てるのはこの渦列による振動音である。 Benardはこの現象を始めて実験的に研究した。またKarmanはこれを理論的に解析した結果、このような渦列が形を崩さずに進むためには、渦列の幅bと間隔aの比がb/a = 0.2806でなければならないことを証明した。これは実際の観測値と良く一致している。そこでこの渦列をK arm an渦列と呼ぶ。
    今回の実験では、カルマン渦列の周波数が流速や円柱径によってどのように変化するかを調べてみる。ここで図1に油の流れ中生じる円柱の伴流内の条線を示す。

    資料の原本内容( この資料を購入すると、テキストデータがみえます。 )

    機械工学実験報告書
    テーマ:カルマン渦列の渦放出周波数の測定
    共同実験者:  
       実験実施日:平成15年12月16日(火)
    X年XX工学科
                     
    実験の目的
    模型実験に関する相似則を学ぶとともに、その応用として、円柱からのカルマン渦放出周波数の測定結果を無次元数によって整理してみることで、相似則の有効性を確認する。また本実験を通して、伝熱工学やエネルギー工学等の熱力学系の講義への理解や興味を深め、今後の講義等へいかしていけるようにする。
    カルマン渦
        流れの中に静止した物体が置かれていると、粘性の作用によってその周りの流れは減速させられ、また渦が発生する。このため物体の背後には多数の渦を伴う速度の遅い領域が形成される。これを後流(wake)と呼んでいる。一般にこの領域内の渦はしだいに減衰し、また速度の低い領域は次第に広がって、もとの一様な流れへと戻っていく。しかしある条件のもとでは渦のエネルギーが集まって、規則正しい渦列が長く持続する。たとえば円柱の後流には円柱の両側から回転方向が逆の渦が交互に発生し、千鳥状の配置をした規則正しい渦列が形成される..

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