渦点近似法による渦糸の運動の解析とモデルの比較 渡邉 優(畑上研究室) 渦糸とは、渦巻状に自転している流体が細長い紐状になって伸びているも ので、竜巻等が例として挙げられる。本研究では渦糸の運動を記述をする2 つのモデルを考え、それらを3個の渦糸が存在する場合に適用し、渦糸の運 動の様子を数値計算により調べた。また、その中の1つの渦糸の渦の強さを 変えることにより、それぞれの渦糸の間の距離がどう変化するかについて調 べることによって、渦の強さが変化した場合の効果について考察した。さら に、モデルの間での渦糸の運動の違いについても調べた。 時間 における 番目の渦糸の位置を 、その強さを とすると 、粘性を考慮しないモデルは と表される。ここで、 である。また、粘性を 考慮したモデルとして、人工粘性を として、以下のようなモデルを考える。 以上の2つのモデルに対して3つの渦糸の初期状態として として4次のルンゲ・クッタ法を用いて数値的に渦糸の運動を計算した。 なお、粘性を考慮したモデルにおける人工粘性 に固定し を から まで は とし、 ずつ変化させて、渦の強さによる効果を 調べた。 それぞれのモデルについて動画を用いて運動の様子を見てみると、計算初 期の 付近の渦糸の運動は、粘性の有無に関わらず原点付近にとどまっ たあとに半径 の円周上を一周して再び原点に戻るような運動を繰り返す が、十分時間が経過したあと( 付近)では、渦糸の運動は粘性の有無 によって大きく異なっていることが分かった。 また、 が大きくなると 付近での と の間の平均的な距離は 大きくなることが分かった。これは3番目の渦糸によって誘起される速度場が 大きくなるためであると考えられ、粘性を考慮に入れたモデルでは、 の間の距離や と を大きくした時の距離の変化が小さくなることが分かった。
© Copyright 2024 ExpyDoc