軸対象噴流の渦構造

水を満たしたアクリル製円筒タンク（直径約0.8m、高さ約1m)の底面に直径5mmの軸対称ノズルを設置し、レイノルズ数1000～3000の軸対称噴流を形成した。噴流軸に直交する断面をステレオPIVで計測し、テーラの凍結仮説を利用して渦の三次元構造およびLinear Stochastic Estimationによる渦構造の抽出を行った。

Matsuda, T., Sakakibara, J., 2005, "On the vortical structure in a round jet", Physics of Fluids, Vol.17, 025106. (PDF)


実験装置と計測装置の配置。ステレオPIVによって水平面の速度３成分を計測する。

渦度等値面。ヘアピン状の渦（黄色破線）が多く観察される。

渦度等値面（赤）とレイノルズ応力等値面(緑）。ヘアピン渦で囲まれた領域で高いレイノルズ応力が発生している。

渦度等値面(赤)、半径方向速度等値面（緑=外向き、青=内向き)。ヘアピン渦で囲まれた領域で外向きの流速、ヘアピン渦の下側から内側へ入り込むように内向き流速が発生している。

Linear Stochastic Estimation法による渦構造の抽出。詳細は上記論文を参照してください。