Effect of traveling-wave control on fluid flow and heat transfer in turbulent Taylor-Couette flow
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20K04259
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Osaka Electro-Communication University (2022)
Tokyo University of Agriculture and Technology (2020-2021) |
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Principal Investigator |
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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 |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 乱流制御 / 抵抗低減 / 進行波状吹き出し吸い込み / 乱流制御効果の検証 / 低振幅の進行波制御 / 壁面凹凸の影響の検証 / 乱流制御効果の確認 / 実用条件下における検証 / 研究手法の検証と妥当性確認 / テイラー・クエット乱流 / 進行波制御 / 直接数値計算 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，同心二重円筒において回転する内円筒と固定された外円筒の間を対象に，流体運動の数値シミュレーションを行う．この時，乱流状態において流動抵抗のもととなる渦運動の制御を目的として，円筒面上を円周方向に進行する波状の振動入力を与える．特に，この同心二重円筒間乱流（テイラー・クエット乱流）において特徴的な渦運動をターゲットにした進行波を新規に考案し，流動抵抗抑制の可能性を検討する．
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| Outline of Final Research Achievements |
Direct numerical simulation was performed to examine the effect of torque-reduction of traveling-wave control on the outer cylinder in a turbulent Taylor-Couette flow. A special focus is laid on the small-amplitude or long-wavelength controls which is able to be implemented to the real applications. The inner-to-outer radius ratio is beyond 0.95.
As a result, when the traveling wave propagates in the same direction as the rotation of the inner cylinder, high amplitude is required to gain the torque-reduction effect. The traveling wave which propagates in the opposite direction exhibits the better performance.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究成果により，テイラー・クエット乱流の流動抵抗低減効果を目的とした進行波状吹き出し吸い込み制御という乱流制御手法の適用可能性が示された．特に，クリアランスの狭い実機を想定した0.95以上という高半径比におけるデータは，これまでほとんど調査報告された例がない．研究の結果，内円筒の回転と反対方向に進行する高振幅の進行波であれば一定以上のトルク低減効果が期待できるが，これは実機における振動抑制問題と相克するため，最終的な設計においては流動抵抗と振動・騒音を総合的に考慮することが必要と結論付けられる．
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Report
(4 results)
Research Products
(4 results)
