Hirochika, Tanigawa

Katsuya, Hirata

Keisuke, Tatsumoto

Masaki, Nobuhara

平田, 勝哉

延原, 正起

立元, 惠祐

谷川, 博哉

本研究では，微小重力場において一面加熱かつ対面冷却，側面完全熱伝導の壁面を有する三次元正方形容器を強制加振し内部の水（[Pr] = 7.1）に関して周波数応答を調べている．加振方向は，温度勾配と平行方向である．支配パラメータである無次元加振周波数ωと振動レイリ―数Ra[η]について，今回の解析範囲では五つの対流構造S2とS4, S5, S6, Sαを確認している．Sαは，一組の三又流れにより特徴づけられる対流構造である．得られた解析結果から，ω < 5.0×10[2] では，もし熱伝導状態でなく熱対流状態であるならば，各加振周期毎に対流はいつもS4から始まることを明らかにしている．また，各Ra[η]で空間平均運動エネルギーが最大のピーク値をとる時の周波数を，最適周波数と定義している．この時，常にS4の対流構造を取ることから，最適周波数とS4に相関関係があることを示している．さらに，全ての解析結果をω-Ra[η] 平面上の安定領域図としてまとめ，準定常近似は，定量的にはω ≲ 10[0]で有効となることを示している．To investigate the forced-oscillation-frequency responses on the three-dimensional thermal convection inside a cube heated from one wall and chilled from its opposite wall in the non-gravitational field, the authors conduct computations at Prandtl number [Pr] = 7.1 (water). The direction of the forced sinusoidal oscillation is parallel to the temperature gradient inside the cube. As a result, five kinds of flow structures S2, S4, S5, S6 and Sα appear in the tested ranges of vibrational Rayleigh number Ra[η] and non-dimensional forced-oscillation frequency ω. The Sα consists of a pair of trident currents. Whenever it is not conductive but convective for ω < 5.0×10[2], convective motion always starts with the S4 from the rest at each forcing cycle. The authors find out the optimum frequency where the amplitude of a spatially-averaged kinetic energy attains the maximum at each Ra[η]. At the optimum frequency, flow structure is always characterised by the S4. So, the optimum frequency can be related with the S4. In addition, the authors show the occurrence condition for convection as a function of Ra[η] and ω, and the boundary for the quasi-steady approximation which is permissible at ω ≲ 10[0].抄録中の[2][0] は上付き文字、[η]は下付き文字、[Pr]は斜体文字application/pd

無重力場における立方体内の振動対流

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