2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K06078
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
辻本 公一 三重大学, 工学研究科, 教授 (10243180)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 俊剛 三重大学, 工学研究科, 准教授 (30273345)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | Impinging jet / Multiple jet / Heat transfer / Mixing / Coherent structure / DNS / Active control / DMD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多数の衝突噴流を配置した多重衝突噴流では個々の噴流間に強い干渉が生じるため、多重化に起因する横断流れや噴流間に生じる大規模な循環流れによる性能の低下、さらに衝突面上には非一様な分布特性が生じる。これらの問題を抜本的に解決するため、独自に開発したDNS(Direct Numerical Simulation)コードを用いて、能動制御による多数噴流制御手法を開発する。本年度は、噴流制御の要素技術として、衝突前の自由噴流領域の制御特性に関する知見を得るため、自由噴流を一定回転で旋回させる能動制御を行い、回転半径と回転周期が拡散特性に対する影響を明らかにした。さらに2本の噴流からなる多重噴流についても回転周期の影響を評価した。衝突噴流の特性に関しては、一列に４本の円形噴流を配置した多重噴流の噴流間隔に対する流動特性を評価し、そのうち特に伝熱特性が優れない場合について、性能向上のために噴流を列方向に周期的に移動させる能動制御を行い、特定の周波数で伝熱性能が改善されることを見出した。多数噴流の新たな制御手法として噴流を間欠的に噴出させる制御についても検討を開始し、単独の衝突噴流ならびに２本の円形噴流を配置した多重噴流の制御を行い、間欠周期に対する伝熱特性を評価、性能が改善されることを明らかにした。また、間欠制御下での流動特性を評価するためDMD法(Dynamic Mode Decomposition Method)により噴流の動的構造を解析し、制御によって生じる噴流の空間構造と周波数特性について明らかにした。さらに多重噴流の特性評価のため十数本の円形噴流を配置した場合や、新たな制御手法として配置付近で強制的に吸い込みを行う（プッシュプル）制御の特性評価、液体衝突噴流の評価の基盤となる液滴衝突問題や、液体自由噴流の制御に関するシミュレーションに着手した。
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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
本年度の主要な目標は新たな噴流制御手法への取り組みと多数衝突噴流の特性を評価することである。噴流の制御方法として噴流の移動、回転、間欠制御の方法に対するシミュレーション技術の実行可能性について、単独/複数の自由噴流/衝突噴流について検討を行い、多数噴流の制御のための基盤整備を行なった。さらに多重衝突噴流に提案する制御方法を適用し制御特性の評価を進めていることから、概ね目標が達成されている。今後、評価の基準とする多数噴流の設定についてはまだ結論は得られていないが、一方で次年度以降に行う液体噴流のシミュレーションに関する準備は進められており、一部の検討を次年度に先送りにした課題もあるが、先行させて前倒しに検討を進めた課題もあり、総合的に(2)と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
さまざま能動制御手法を取り上げ、その可能性を見出しており、これらを多重噴流に適用し、評価を行う予定である。そのためにも評価のプラットホームになる多重噴流の幾何学的設定に関して早急に結論を出し、制御対象を絞ることで制御特性の評価を効率的に進める。評価の基盤技術となるDMDや最適制御手法に関する研究はそれぞれが核となる研究分野で着実に進展している。これらは本研究で制御性能を評価・進展させる上で不可欠な要素である。関係するこれら技術は最新の研究成果を参考に恒常的にブラシュアップを図る。液体噴流の衝突現象はシミュレーション技術としてまだ完全ではなく、早々に伝熱も含めたコード開発を推進し、衝突噴流の問題に適用できる体制を整える。
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