研究者インタビュー
乱流現象の計測とモデリング

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円管内乱流のステレオPIV計測

慶應義塾大学 工学部理工学部 機械工学科 小尾研究室 様向け 研究室サイトはこちら   オリフィス管を用い、複雑な流れ場を再現しつつ、信頼性の高い実験データベース構築を目指しておられます。 円管内乱流を対象にステレオPIVで乱流統計を取得し、計測の信頼性を検証をされています。 ※オリフィス管：配管内の流量を測定するための管

乱流構造の解明は工学的に重要であり、特に配管やパイプラインでは乱流が多く見られます。近年のCFD技術の進展で乱流計算が容易になった一方、乱流モデルは用途ごとに性能評価が必要です。

※CFD技術：流体（空気や水など）の動きを表す複雑な数式をコンピュータを使って解き、その結果をもとに流れの様子を調べる方法。この技術を使うと、実験では見えない部分もコンピュータ上で再現でき、流れの仕組みを詳しく理解することが可能

ご依頼時の課題

カメラ2台を利用して水の中にトレーサーであるナイロン粒子を流して計測を行う。カメラが捉えた画像が屈折しないように、水を張ってアクリルのフリルを置き実験している。表面の出来栄え(キズがない・平面度・透明度)は計測に影響するため重要である。
装置全般をニイガタへご依頼いただいた

各画像

計測ヵ所(配管)	整流槽	フリル

解決内容

流路部全体から障害物などの製作物において、計測に影響を及ぼす可能性があるキズ、平面度、透明度について、計測時に支障がないレベルで製作いただいたため、実測値とシミュレーション結果の差異を比較することが可能となった。

学生さんから伺った実験談

円管の大きさを変えることは式の係数を変えるだけで対応できるが、丸から四角へ管を変更する場合、計測するポイントが異なる為、準備に時間を要した。検証結果がまとまった年は、乱流モデルのデータの提供も行っている（主にヨーロッパの研究）

計測中

装置を利用した発表のご紹介

T. Yoshida, S. Obi, Experimental Study of Instantaneous Velocity-Pressure Correlation by PIV Measurement in a Turbulent Pipe Flow with Drag Reduction by Added Surfactant, 13th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Montreal, June 25-28, 2024.