2021 Fiscal Year Annual Research Report
Application development of subcritical transitional flow with laminar-turbulent coexistence
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19H02071
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
塚原 隆裕 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 准教授 (60516186)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川口 靖夫 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (20356835)
福留 功二 東京理科大学, 工学部機械工学科, 助教 (70710698)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 亜臨界遷移 / 壁乱流 / DNS / 環状流 / 非相似性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，同心二重円筒間における環状流路の強制対流に加えて，側壁の影響（有限性）を加味したダクト流，自然対流や共存対流も含めた各種流動形態について個別にDNSを行い，亜臨界乱流遷移過程としての共通点を見出し，その統一的解釈の実現を目指した．現象の工学的応用を目指して，内円筒回転（Taylor-Couette-Poiseuille流）による螺旋乱流への効果や，局所撹乱誘起の乱流斑点に見る熱と流れの非相似性に着目した解析を行った．また，内円筒の偏心を伴う環状流の可視化実験結果に基づいて，内円筒偏心による臨界条件の制御効果および遷移構造に関する観察結果の整理を行った．これらの得られた知見について，学術雑誌論文発表等により公知するため，2件の論文を英文学術誌に投稿中であり，国際会議での口頭発表を複数予定している．
以降に箇条書きで，本年度に実施した内容を示す．
・環状流（Poiseuille流／Couette流／Couette-Poiseuille流／Taylor-Couette-Poiseuille流）およびダクト流のDNSを実施し，螺旋乱流などの局在乱流パターニングの特徴や，DP（Directed Percolation）普遍クラスとしての特徴を一部明らかにした．特に，環状流（CP／TCP流）における「螺旋乱流の発生範囲」を一部明らかにした．
・自然／共存対流における「局在乱流パターニングの発生範囲」を明らかにし，一部条件下で層流化を引き起こすことを見出した．また，Couette流の局在乱流（乱流斑点）における「熱と運動量輸送の非相似性」を調査して，斑点の空間的発達成長において伝熱優位の非相似性を見出した．
・偏心環状流の可視化実験に基づき，「偏心率に対する下臨界レイノルズ数の依存性」と「螺旋乱流の発生範囲」を一部明かにした．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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