報告書番号

U97072

タイトル（和文）

伸長渦理論と詳細可視化・計測に基づく自由表面渦の流動特性評価

タイトル（英文）

ESTIMATION OF HYDRAULIC CHARACT ERISTICS OF FREE SURFACE VORTIC ES ON THE BASIS ON EXTENSION VO RTEX THEORY AND FINE MODEL TEST MEASUREMENTS

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本研究は，ガス巻込み発生限界評価法の高度化を目指し，自由表面渦の流動特性について検討したものである。大・中・小の３つの縮尺（１／１，１／２，１／４）の異なる相似な円筒容器を用いてＬＤＶ計測や可視化試験を行い，渦中心部の速度欠損特性や出口部付近の流速分布構造について検討した。伸長渦理論に基づき，周方向流速分布・ガスコア長に関する理論式を誘導し，実験結果との比較により，本理論の妥当性を明らかにした。これらの理論検討の知見を用いて，ガスコア長を推定する際に重要なパラメータである粘性コア半径比や循環効率係数に対する実験式を模型縮尺の指標である径方向レイノルズ数や模型形状パラメータの関数として決定した。

概要 （英文）

THIS PAPER DEALS WITH THE HYDR AULIC CHARACTERISTICS OF FREE S URFACE VORTICES WITH A VIEW OF IMPROVING THE ESTIMATION METHOD ON THE ONSET CONDITIONS OF GAS ENTRAINMENT FROM A FREE SURFAC E. SOME LDV MEASUREMENTS AND FL OW VISUALIZATION TESTS WERE CAR RIED OUT USING THREE DIFFERENT SCALE MODELS (SCALE RATIO: 1/1, 1/2, 1/4) CONSISTING OF A CYLI NDRICAL VESSEL AND AN INLET SLI T TO EXAMINE THE CHARACTERISTIC S OF THE AXIAL VELOCITY DEFICIT IN THE VORTEX CENTER AND THES TRUCTURE OF VELOCITY PROFILES A ROUND THE OUTLET. SOME THEORETI CAL EXPRESSIONS FOR THE TANGENT IAL VELOCITY PROFILE AND THE GA S CORE LENGTH WERE DERIVED ON T HE BASIS OF THE EXTENSION VORTE X THEORY. THE THEORETICAL AND E XPERIMENTAL RESULTS WERE COMPAR ED, AND GOOD AGREEMENTS WERE OB TAINED. USING THESE THEORETICAL EXPRESSIONS, SOME EMPIRICAL FO RMULAS FOR THE VISCOSITY-CORE R ADIUS RATIO AND THE CIRCULATION EFFICIENCY WERE OBTAINED AS FU NCTIONS OF THE RADIAL REYNOLDS NUMBER, WHICH IS AN INDEX OF MO DEL SCALE EFFECTS, AND GEOMETRI C PARAMETERS.

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