2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of mode conpetition phenomena in rotating flows
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15K05791
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
渡邉 崇 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (40182927)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 回転流 / 流れモード / モード競合 / 分岐 / 回転円板 / 回転円柱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，静止円柱容器内で回転する円板まわりの流れを調べる．この流れは，多くの流体機械のモデルと捉えることができる．円柱容器端面と円板表面との間の軸方向隙間には，３次元横流れ不安定性が発生し，円柱容器側面と円板縁面との間の半径方向隙間には，遠心力不安定な流れが現れることより，静止状態からの発達流において，これらの隙間の流れの競合過程に注目した．また，本研究が対象とする回転流の拡張として，混合しない２液体の回転２重円柱まわりの流れ，気液界面を持つ回転２重円柱まわりの流れ，および，中心にハブを共有して共回転する２円板間の流れの複雑化過程，流動モードの解析を進めた．平成27年度では，円柱容器内の回転円板まわりの流れモードに注目した．そして，可視化実験の結果を参考にしつつ，数値結果より得られる詳細な時間変動状態や渦構造に基づき，複数のモードに分類を行った．２液体の回転２重円柱間の流れでは，２液間の界面振動と，２液間のエマルジョン混合が始まる条件を特定した．平成28年度では，円柱容器内回転円板まわりの流れにおいて，螺旋状の渦が発生する条件を調べた．また，円板縁付近に現れる粒子状，多角形状の渦は，半径方向隙間で形成されるエクストラ渦の大きさが，周方向に変化することで発生することを見出した．また，円板縁部に働くトルクに関するべき乗則を確立した．共回転円板間の流れについては，既存の実験結果から得られている現象の詳細点を把握するために，数値計算での対流項や乱れ粘性モデルの選定を行った．また，数値データを画像表示して渦構造を調べるための畳み込み学習についての準備を行った．平成29年度では，円柱容器内回転円板まわりの流れについて蓄えられていた数値データを動画化し，正規と変異の状態を持つ２セルモード，４セルモード，３セルモードを経ることで，流れの発達シナリオが説明できることを示した．
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