上壁のある円形衝突噴流により空中保持される球まわりの流れ
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概要
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上壁のある円形衝突噴流により球が非接触で空中保持されることを発見した.これはよく知られた「漏斗の中のピンポン玉」における漏斗の頂角が180°の究極のモデルである.この不思議な現象のメカニズムを明らかにした.球が空中保持されるのは,円盤と球のすきまs≤1.5mmのときノズルからの噴流が球上部に衝突し,反転して上側円盤に再付着してノズル出口まわりにはく離泡が形成される場合である.このはく離泡の存在により円盤・球間に縮流が起こり,球上部の衝突領域の外側は著しい負圧となり,球に働く衝突力と重力の和を上回る揚力が発生する.最適ノズル径d_n=2.0mmが存在し,最小流量で球を空中保持する.球直径dの落下臨界流量q_<cf>と質量mの間には次の関係がある.q_<cf>/dv=140(m/pd^3)^<0.3>.すきまs=1.0mmで固定した球の圧力分布から求めた揚力Lは落下臨界流量に対応する球の重力mgとほぼ一致する.
- 2010-06-25
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