2018 Fiscal Year Annual Research Report
Traveling wave like control in turbulent boundary layer flow for relaminarization phenomenon and simultaneous achievement of skin-friction drag reduction and heat transfer enhancement
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16K18019
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
守 裕也 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (80706383)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 乱流制御 / 境界層流れ / 進行波 / 直接数値計算 / 流体工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
乱流境界層における摩擦抵抗低減制御の確立は輸送機の燃費削減などに大きな貢献ができる．本研究では，国内外で提案されている乱流制御手法と比較し有利な点を持つ進行波状制御の効果の詳細な調査を行う．この進行波状制御は，乱流摩擦抵抗を著しく低減させる再層流化効果と，摩擦低減と熱伝達促進が同時に起きる非相似な制御効果の２つの利点を持つ．本研究ではこれまで未調査である乱流境界層における進行波制御の再層流化効果／非相似効果が生じるパラメータ群とその発現メカニズムを，直接数値シミュレーションを用いて明らかにする．乱流境界層において再層流化／非相似効果を狙う制御を行う例は他に無く，本研究で明らかになる制御パラメータ群とメカニズムは将来の乱流抵抗低減・伝熱促進制御デバイスの設計及び実用化に寄与できる．
本年度は上流方向進行波についての計算を実施し制御効果を調査した．その結果，下流方向進行波で見られなかった摩擦抵抗低減効果が得られる事がわかった．同制御下の平行平板間流れにおける流れ場の類推から、この結果は進行波によって生成されるレイノルズせん断応力による効果だと考えられる．また，進行波による乱れの増加によりこの制御は温度場にも影響を与えていることがわかった．より詳しく見るために，平行平板間流れにおける制御効果を再度調査し、非相似性が発現するパラメータ範囲を明らかにした．さらに本研究で得られたパラメータ群を利用・拡張して、これまで検証されてこなかったテイラークエット流れに与える影響も調査し、制御効果が明確に発現するパラメータ範囲を明らかにした．
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