Control of Turbulent Mixing in a Precessing Sphere

• Project/Area Number: 19760115
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Fluid engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: GOTO Susumu Kyoto University, 大学院・工学研究科, 助教 (40321616)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,580,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2008: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2007: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
• Keywords: 乱流 / 混合 / 歳差 / 二軸回転球 / 室内実験 / 粒子画像流速測定 / 実験

Research Abstract

自転軸が歳差運動する球体容器内に流体を充填すると、極めて弱い歳差であっても非常に強い乱流を生成維持させることができることを室内実験により明らかにした。とくに自転角速度の大きさに対する歳差角速度の大きさがわずか5%程度の場合にもっとも発達した乱流が得られる。このことから、歳差運動する容器を用いた(攪拌翼を持たない新しいタイプの)混合器の効率は、このような非常に弱い歳差の場合に最適化されると期待できる。

Research Products

• [Journal Article] The Dissipation Rate Coefficient of Turbulence Is Not Universal and Depends on the Internal Stagnation Point Structure (2009)
  • Author(s): S. Goto and J. C. Vassilicos
  • Journal Title: Phys. Fluids 21 Pages: 35104-35104
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Dissipation Rate Coefficient of Turbulence Is Not Universal and Depends on the Internal Stagnation Point (2009)
  • Author(s): Susumu Goto & J. C. Vassilicos
  • Journal Title: Phys. Fluids 21 Pages: 35104-35104
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Physical Mechanism of the Energy Cascade in Homogeneous Isotropic Turbulence (2008)
  • Author(s): S. Goto
  • Journal Title: J. Fluid Mech. 605 Pages: 355-366
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multi-scale Coherent Structures and Their Role in the Energy Cascade in Homogeneous Turbulence (2008)
  • Author(s): S. Goto
  • Journal Title: Proceedings of the Korea-Japan CFD Workshop 1 Pages: 355-358
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Physical Mechanism of the Energy Cascade in Homogeneous Isotropic Turbulence (2008)
  • Author(s): S. Goto
  • Journal Title: Proceedings of the International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (CD-ROM)
• [Journal Article] 秩序構造による乱流現象の理解 (2008)
  • Author(s): 後藤晋
  • Journal Title: ながれ 27 Pages: 195-198
  • NAID: 110006825246
• [Journal Article] Sweep-stick Mechanism of Heavy Particle Clustering in Fluid Turbulence (2008)
  • Author(s): S. Goto and J. C. Vassilicos
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. 100 Pages: 54503-54503
• [Journal Article] A Physical Mechanism of the Energy Cascade in Homogeneous Isotropic Turbulence (2008)
  • Author(s): Susumu Goto
  • Journal Title: J. Fluid Mech 605 Pages: 355-366
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multi-scale Coherent Structures and Their Role in the Energy Cascade in Homogeneous Turbulence (2008)
  • Author(s): Susumu Goto
  • Journal Title: Proceedings of the Korea-Japan CFD Workshop 1 Pages: 355-358
• [Journal Article] Physical Mechanism of the Energy Cascade in Homogeneous Isotropic Turbulence (2008)
  • Author(s): Susumu Goto
  • Journal Title: Proceedings of the International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (CR-ROM)
• [Journal Article] 京秩序構造による乱流現象の理解 (2008)
  • Author(s): 後藤晋
  • Journal Title: ながれ 27 Pages: 195-198
• [Journal Article] Sweep-stick Mechanism of Heavy Particle Clustering in Fluid Turbulence (2008)
  • Author(s): S. Goto, J.C. Vassilicos
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. 100 Pages: 54503-54503
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Turbulence Generator Using a Precessing Sphere (2007)
  • Author(s): S. Goto, N. Ishii, S. Kida, and M. Nishioka
  • Journal Title: Phys. Fluids 19 Pages: 61705-61705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reynolds-number Dependence of Line and Surface Stretching in Turbulence : Folding Effects (2007)
  • Author(s): S. Goto, S. Kida
  • Journal Title: J. Fluid Mech. 586 Pages: 59-81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Turbulent Clustering of Inertial Particles and Acceleration Field (2007)
  • Author(s): S. Goto, J. C. Vassilicos, H. Yoshimoto
  • Journal Title: Advances in Turbulence 11 Pages: 103-105
• [Journal Article] Flow Structure in a Bi-Axially Rotating Sphere : a Compact Turbulence Generator (2007)
  • Author(s): S. Kida, N. Nakayama and S. Goto
  • Journal Title: Advances in Turbulence 11 Pages: 251-253
• [Journal Article] Well-Controllable Turbulence Generator Using a Biaxially Rotating Sphere (2007)
  • Author(s): S. Goto, S. Kida, M. Nishioka, N. Ishii, and K. Nakayama
  • Journal Title: Proc. of the Fifth International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena 1 Pages: 247-252
• [Journal Article] Turbulence Generator Using a Precessing Sphere (2007)
  • Author(s): S. Goto, N. Ishii, S. Kida, M. Nishioka
  • Journal Title: Phys. Fluids 19 Pages: 61705-61705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reynolds-number Dependence of Line and Surface Stretching in Turbulence: Folding Effects (2007)
  • Author(s): S. Goto, S. Kida
  • Journal Title: J. Fluid Mech. 586 Pages: 59-81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Turbulent Clustering of Inertial Particles and Acceleration Field (2007)
  • Author(s): S. Goto, J.C. Vassilicos, H. Yoshimoto
  • Journal Title: Advances in Turbulence 11 Pages: 103-105
• [Journal Article] Flow Structure in a Bi-Axially Rotating Sphere: a Compact Turbulence Generator (2007)
  • Author(s): S. Kida, N. Nakayama, S. Goto
  • Journal Title: Advances in Turbulence 11 Pages: 251-253
• [Journal Article] Well-Controllable Turbulence Generator Using a Biaxially Rotating Sphere (2007)
  • Author(s): S. Goto, S. Kida, M. Nishioka, N. Ishii, K. Nakayama
  • Journal Title: Proc. the Fifth International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena 1 Pages: 247-252
• [Presentation] 発達した乱流における秩序渦の階層構造 (2009)
  • Author(s): 後藤晋、宇野達哉
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] 弱い歳差運動をする球体内流れにおける秩序渦 (2009)
  • Author(s): 後藤晋、松永有仁、木田重雄、西岡通男
  • Organizer: 共同研究集会『乱流の多重性・階層性とその数理的構造』
  • Place of Presentation: 京都大学数理解析研究所
  • Year and Date: 2009-01-14
• [Presentation] 弱い歳差運動をする球体内流れにおける秩序渦 (2009)
  • Author(s): 後藤晋, 松永仁, 木田重雄, 西岡通男
  • Organizer: 共同研究会『乱流の重性・階層性とその数理的構造』
  • Place of Presentation: 京都大学数理解析研究所
  • Year and Date: 2009-01-14
• [Presentation] 乱流のエネルギー散逸係数の非普遍性 (2008)
  • Author(s): 後藤晋、J. C. ヴァシリコス
  • Organizer: 共同利用研究集会『乱流現象及び自由度系の動力学,構造と統計法則』
  • Place of Presentation: 九州大学応用力学研究所
  • Year and Date: 2008-11-15
• [Presentation] 乱流のエネルギー散逸係数の非普遍性 (2008)
  • Author(s): 後藤晋, J.C. ヴァシリコス
  • Organizer: 共同利用研究集会『乱流現象及び由度系の動力学, 構造と統計法則』
  • Place of Presentation: 九州大学応用力学研究所
  • Year and Date: 2008-11-15
• [Presentation] Multi-scale Coherent Structures and Their Role in the Energy Cascade in Homogeneous Isotropic Turbulence (2008)
  • Author(s): S. Goto
  • Organizer: Korea-Japan CFD seminar
  • Place of Presentation: Sogang University、韓国
  • Year and Date: 2008-10-24
• [Presentation] Multi-scale Coherent Structures and Their Role in the Energy Cascade in Homogeneous Isotropic Turbulence (2008)
  • Author(s): Susumu Goto
  • Organizer: Korea-Japan CFD seminar
  • Place of Presentation: Sogang University(韓国)
  • Year and Date: 2008-10-24
• [Presentation] Multiple- scale Structures in Developed Turbulence (2008)
  • Author(s): S. Goto
  • Organizer: 第2回シミュレーション科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 多治見市産業文化センター
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] Multiple-scale Structures in Developed Turbulence (2008)
  • Author(s): Susumu Goto
  • Organizer: 第2回シミュレーション科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 多治見産業文化センター
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] 秩序構造による乱流現象の理解 (2008)
  • Author(s): 後藤晋
  • Organizer: 日本流体力学会年会
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] Physical Mechanism of the Energy Cascade in Homogeneous Turbulence (2008)
  • Author(s): S. Goto
  • Organizer: The International Congress of Theoretical and Applied Mechanics 2008
  • Place of Presentation: Adelaide Convention Centre、オーストラリア
  • Year and Date: 2008-08-28
• [Presentation] Physical Mechanism of the Energy Cascade in Homogeneous Turbulence (2008)
  • Author(s): Susumu Goto
  • Organizer: The International Congress of Theoretical and Applied Mechanics 2008
  • Place of Presentation: Adelaide Convention Centre(オーストラリア)
  • Year and Date: 2008-08-28
• [Presentation] A Scenario of the Energy Cascade in Turbulence : The Role of Vortex Stretching (2008)
  • Author(s): S. Goto
  • Organizer: 共同研究集会『オイラー方程式の数理:渦運動150年』
  • Place of Presentation: 京都大学数理解析研究所
  • Year and Date: 2008-07-16
• [Presentation] A Scenario of the Energy Cascade in Turbulence : The Role of Vortex Stretching (2008)
  • Author(s): Susumu Goto
  • Organizer: 共同研究集会『オイラー方程式の数理 : 渦運動150年』
  • Place of Presentation: 京都大学数理解析研究所
  • Year and Date: 2008-07-16
• [Presentation] 乱流エネルギー散逸に関するテイラーの関係式 (2008)
  • Author(s): 後藤晋、J.C.ヴァシリコス
  • Organizer: 日本物理学会第63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2008-03-24
• [Presentation] 乱流エネルギー散逸に関するテイラーの関係式 (2008)
  • Author(s): 後藤晋、J.C.ヴァシリコス
  • Organizer: 日本物理学会 第63回年次大会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 2008-03-24
• [Presentation] 乱流中の階層秩序構造が果たす役割 (2008)
  • Author(s): 後藤晋
  • Organizer: シミュレーション科学共同研究研究会
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所
  • Year and Date: 2008-02-06
• [Presentation] 乱流中の階層秩序構造が果たす役割 (2008)
  • Author(s): 後藤晋
  • Organizer: シミュレーション科学共同研究 研究会
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所
  • Year and Date: 2008-02-06
• [Presentation] 一様等方乱流におけるエネルギーカスケードの物理描像 (2008)
  • Author(s): 後藤晋
  • Organizer: 共同研究集会『乱流研究の展望:ブレークスルーを求めて』
  • Place of Presentation: 京都大学数理解析研究所
  • Year and Date: 2008-01-18
• [Presentation] 一様等方乱流における エネルギーカスケードの物理描像 (2008)
  • Author(s): 後藤晋
  • Organizer: 数理解析研究所 共同研究集会『乱流研究の展望:ブレークスルーを求めて』
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2008-01-18
• [Presentation] 一様等方乱流におけるエネルギーカスケード (2007)
  • Author(s): 後藤晋
  • Organizer: 共同利用研究集会『乱流現象及び多自由度系の動力学,構造と統計法則』
  • Place of Presentation: 九州大学応用力学研究所
  • Year and Date: 2007-11-23
• [Presentation] 一様等方乱流における エネルギーカスケード (2007)
  • Author(s): 後藤晋
  • Organizer: 応用力学研究所共同利用研究集会 『乱流現象及び多自由度系の動力学, 構造と統計法則』
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2007-11-23
• [Presentation] 乱流中の加速度よどみ点と慣性粒子 (2007)
  • Author(s): 後藤晋、J. C. ヴァシリコス
  • Organizer: 日本物理学会第62回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2007-09-22
• [Presentation] 乱流中の加速度よどみ点と慣性粒子 (2007)
  • Author(s): 後藤晋、J.C.ヴァシリコス
  • Organizer: 日本物理学会 第62回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2007-09-22
• [Presentation] Well-Controllable Turbulence Generator Using a Biaxially Rotating Sphere (2007)
  • Author(s): S. Goto, S. Kida, M. Nishioka, N. Ishii, K. Nakayama
  • Organizer: The fifth International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
  • Place of Presentation: ミュンヘン工科大学、ドイツ
  • Year and Date: 2007-08-27
• [Presentation] Well-Controllable Turbulence Generator Using a Biaxially Rotating Sphere (2007)
  • Author(s): Susumu Goto
  • Organizer: 5th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
  • Place of Presentation: ミュンヘン(ドイツ)
  • Year and Date: 2007-08-27
• [Presentation] Turbulent Clustering of Inertial Particles and Acceleration Field (2007)
  • Author(s): S. Goto, J. C. Vassilicos and H. Yoshimoto
  • Organizer: 11th European Turbulence Conference
  • Place of Presentation: ポルト大学、ポルトガル
  • Year and Date: 2007-06-25
• [Presentation] Turbulent Clustering of Inertial Particles and Acceleration Field (2007)
  • Author(s): Susumu Goto
  • Organizer: 11th European Turbulence Conference
  • Place of Presentation: ポルト、ポルトガル
  • Year and Date: 2007-06-25