Study of interactions between micro-dimples under fluid lubrication and its application for design of ultra-high performance fluid bearings
| Project/Area Number |
21K03842
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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 18040:Machine elements and tribology-related
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| Research Institution | Kanto Gakuin University |
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Principal Investigator |
宮永 宜典 関東学院大学, 理工学部, 教授 (00547060)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富岡 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40217526)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 流体潤滑 / 流体軸受 / ディンプル / ディンプル軸受 / テクスチャ / スラスト軸受 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，（１）流体潤滑問題としてのテクスチャ表面の決定論的・統計論的な新しいモデリング，（２）テクスチャを有する流体軸受油膜の静・動特性評価，（３）テクスチャの最適化による，低摩擦，高負荷容量，高動剛性な流体軸受の開発，などに取組む．このことは，単に理想的なモデルで油膜力や剛性の大きなテクスチャ表面の一例を提示するだけではなく，個々のディンプルにおける流体潤滑特性のばらつきや相互作用を考慮した理論を構築し，それを流体軸受設計に応用することを意味し，産業応用を一層拡大し，持続可能社会に貢献することができる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，マイクロディンプル周りの潤滑油流れ，流体潤滑特性に及ぼすディンプル同士のばらつきや相互作用の影響を明らかにし，これまでにない低摩擦・高負荷容量・高剛性を有する流体軸受の実現に向けた基礎から応用までの研究を行う．そのために，PIV法やCFD解析といった流体工学分野の手法をも取り入れながら，流体潤滑問題としてのテクスチャ表面の決定論的・統計論的な新しいモデリング，テクスチャを有する流体軸受油膜の静・動特性評価，テクスチャの最適化による，低摩擦，高負荷容量，高動剛性な流体軸受の開発．などに取組む．このことは，単に理想的なモデルで油膜力や剛性の大きなテクスチャ表面の一例を提示するだけではなく，個々のディンプルにおける流体潤滑特性のばらつきや相互作用を考慮した理論を構築し，それを流体軸受設計に応用することを意味し，産業応用を一層拡大し，持続可能社会に貢献することができる．
これまでに、マイクロディンプルが施された軸受、やや開口径が大きめのディンプル（便宜上、マクロディンプルと呼ぶ）が施された軸受を対象として、摩擦トルク、負荷容量、キャビテーションの観察を行うとともに、CFDによる流体シミュレーション、一般にJFOモデルと呼ばれる手法による潤滑解析を行った。
今後は、実験・解析の両面での精度の向上を図るとともに、流体シミュレーションによる渦の可視化に取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
年度は，研究期間（３年間）の前半２／３までに予定していた，ディンプル部でのキャビテーション現象の観察および流れ解析をおこなうことができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，研究期間の最終年ということで，ディンプル軸受の油膜特性に注目して，実験と解析の両面から検討を進める．
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
