| Project/Area Number |
23K22670
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| Project/Area Number (Other) |
22H01399 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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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 | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 知弘 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (50294260)
外岡 大志 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (50745031)
村井 祐一 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80273001)
渡村 友昭 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40777736)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
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| Keywords | 混相流 / 分散体 / 濡れ性 / 機能表面 / 境界層制御 |
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| Outline of Research at the Start |
抵抗低減・伝熱促進・反応促進技術では，壁面近傍における分散体が従来の単相流の経験則から大きく逸脱する効果をもたらす．本研究では，申請者らが世界をリードする壁面濡れ性複合技術の高度化を図り，分散体群の挙動を制御する．壁表面の物理的構造・化学的性質と分散体挙動との関係を多角的に評価するため，マイクロチャネル流れ・界面衝突流れ・水平チャネル流れ・テイラークエット流れを実験・数値計算の双方向から究明する．これら４つの流場で発見される各々の特異性を研究従事者間でデータ共有し，分散体の機能性に対する共通則を見出す．これにより分散体・混相流制御技術を基盤とした新しい境界層制御論の体系化を実現する．
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| Outline of Final Research Achievements |
This study investigated four kinds of flows with the aim of controlling dispersion behaviors and flow structures through the surface functionalization. For flows in microchannels with hydrophilic/hydrophobic (HPI/HPO) patterned substrates, measurements found the optimal liquid flow rate for the highest droplet shape uniformity. Direct numerical simulations of flows in rotating double cylinders revealed that at low Reynolds numbers, the drag estimated by the proposed method was in good agreement with the analytical solution. Experimental results for flows in horizontal channels with HPO surfaces showed that the bubble transport by HPO strips depended strongly on the number of the HPO strips and the distance between the strips. Finally, experimental results for turbulent channel flows with surfactants showed that the suppression of bubble coalescence due to surfactants led to several bubble distribution patterns in the boundary layer.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
学術的意義：本研究で得られた成果を利用することにより，気液二相流および液液二相流に関する数理モデルや数値計算手法の開発に貢献することができる．
社会的意義：本研究で得られた成果は抵抗低減・伝熱促進・反応促進・分子解析技術に利用可能であることから，機械・化学・船舶・バイオ・医療などの幅広い分野での発展に貢献できる．
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