| Project/Area Number |
20H02379
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
Kawashima Hideki 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20450679)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 義之 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00252255)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 音響流 / 流場制御 / 抵抗低減 / 電極型剪断力計 / 剪断力計測 / 乱流抑制 / 乱流境界層 / 電極型剪断力計測器 |
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| Outline of Research at the Start |
壁面の接線方向に近い角度で音響流を放射することで、境界層内の流速を制御できる音響流放射型流場制御デバイスと、流体による壁面の剪断力を電流として計測できる電極型剪断力計測器を組み合わせると、乱流境界層中の流場の変動を電極型剪断力計測器で検知し、その変動を緩和する速度の音響流を、音響流放射型流場制御デバイスから放射することにより、乱流境界層内の流場の変動を抑制し乱流摩擦抵抗を低減する制御が可能となる。そこで、乱流境界層における剪断力の変動の基本特性や、音響流放射時の流場への影響等の計測も行い、電極型剪断力計測器と音響流放射型流場制御デバイスとを組み合わせた能動型乱流場抑制制御システムの開発を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
The piezoelectric material is BGO, which has a surface wave sound velocity similar to that of water, and a unidirectional type circuit is used to develop an acoustic flow radiation type flow field control device that can radiate acoustic flow in one direction at an angle of about 30 degrees from the wall surface. The V-shaped electrode type shear force meter was developed to evaluate not only the absolute value of shear force but also the direction of shear force by forming a rectangular electrode and arranging it in a V-shape.
By combining these devices, flow field control experiments were conducted in a channel flow. V-shaped electrode shear force gauges were installed on the upstream and downstream sides of the acoustic flow control device to measure the shear force during flow field control. In some cases, the shear force decreased both upstream and downstream of the acoustic flow control device, confirming that the flow field control can reduce drag.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
開発した音響流型流場制御デバイスは、壁面に対して30°以下の放射角の音響流をほぼ一方向に放射可能で、流速を入力電圧で制御可能な、流場制御に適した特性を持っている。現在、水中において可動部分無しで壁面から直接流体を制御できるデバイスは実用化されていないため、極めて独自性の高い有用な装置である。
また開発したV字型電極剪断力計は、壁面上の剪断力の絶対量だけでなく方向も瞬時値として計測することができる画期的な装置である。
さらに両者を組み合わせたシステム試験により、チャンネル流れにおいて抵抗低減を示す結果が得られ、水中での乱流摩擦抵抗低減実現の道筋を開くことができた。
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