乱流境界層内のキャビティ音発生におけるフィードバック機構 : 第1報,流体力学的振動(流体工学,流体機械)
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概要
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We investigate the fluid-acoustic interactions in fluid-dynamic oscillations of a flow over a two-dimensional cavity by directly solving the compressible Navier-Stokes equations. The upstream boundary layer is turbulent and the depth-to-length ratio of the cavity is 0.5. To clarify the effects of the freestream Mach number on the fluid-dynamic oscillations, we perform computations for the two freestream Mach numbers of 0.15 and 0.3. The oscillations occur with the Mach number of 0.3, while the oscillations do not occur with the Mach number of 0.15. For the Mach number of 0.3, phase-averaged flow fields show that large-scale vortices form in the shear layer. When the large-scale vortex collides with the downstream wall, the low-pressure region spreads along the downstream wall. As a result, the local pressure gradient induces a local downstream velocity, causing the upstream fluid to expand. Finally, an expansion wave propagates to the outside of the cavity. In order to clarify the mechanism for the formation of the large-scale vortices, we also perform the computations of backward-facing step flows with an artificial acoustic source. As a result, it is shown that the large-scale vortices originate from the convective disturbances, which are generated by the acoustic waves. The disturbances grow due to the Kelvin-Helmholtz instability, similar to the growth of the disturbances in a laminar cavity flow. Also, these computations of the backward-facing step flows clarify the reason why oscillations do not occur in the cavity flow for the Mach number of 0.15.
- 一般社団法人日本機械学会の論文
- 2009-12-25
著者
-
加藤 千幸
東京大学生産技術研究所 革新的シミュレーション研究センター
-
横山 博史
東京大学大学院工学系研究科
-
加藤 千幸
東京大学生産技術研究所
-
加藤 千幸
東京大学 生産技術研究所
-
加藤 千幸
東京大学生産技術研究所 人間・社会部門
-
加藤 千幸
東大 生産技研
-
加藤 千幸
東京大学 生産技術研究所 機械・生体系部門
-
加藤 千幸
東京大学生産技術研究所計算科学技術連携研究センター
-
加藤 千幸
(株)日立製作所
-
横山 博史
東京大学:(現)豊橋技術科学大学
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