2021 Fiscal Year Annual Research Report
Influence of Pore Connectivity on Upscaling Effects of Porous Media Flow
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19H02252
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
重松 孝昌 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (80206086)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大友 涼子 関西大学, システム理工学部, 助教 (00726862)
中條 壮大 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20590871)
麓 隆行 近畿大学, 理工学部, 教授 (30315981)
竹原 幸生 近畿大学, 理工学部, 教授 (50216933)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 多孔質体 / Stokes流れ / 流体力学的拡散 / 空間ネットワーク / 透水試験 / PTV / Immersed Boundary Method |
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| Outline of Annual Research Achievements |
透水性舗装に代表されるような低ポロシティ多孔質体においては，規格化された材料を使用して、その空隙特性を空隙量のみで表す手法として確立されている．間隙形状が流路に及ぼす影響は大きく，粒子の形状は流下時間の制御に役立つと考えられるものの，間隙形状と流下メカニズムとの関係を詳細に検討した研究は少ない．そこで，砕石の扁平度合い（アスペクト比）がアスファルト混合物の見かけの流れやすさに及ぼす影響について基礎的な検討を行った．その結果，コア供試体のアスペクト比が小さいほど水頭差の増加による透水係数の減少が大きいこと，板状供試体で透水性能を試験するとアスペクト比が大きいほど水平方向に広がり透過時間が短くなること等を見出した．
一方，３Dプリンターで製作した楕円体で構成される多孔質体を管水路中に設置して一方向定常流を作用させ，間隙構造の相違によってその後流域に形成される流動場の詳細をPTV画像流速計測法によって計測した．楕円体の迎角や多孔質体の厚み，多孔質体内の大規模空隙が後流域流動に及ぼす影響を明らかにした．
高ポロシティ多孔質体については，粗密構造をもつ粒子層および繊維層中を透過する微粒子の流体力学的拡散挙動を数値解析により検討した．層内に不均一に分布した空隙内での微粒子の流体力学的拡散挙動について，パーコレーションや異常拡散の考え方を取り入れて表現することを検討した．具体的には，前年度までに得られた流体力学的相互作用を考慮した微粒子の拡がり挙動の結果を，確率を用いた方法で再現できないか試みた．不均一な空隙分布の影響を明らかにするには至らなかったが，流体力学的拡散を確率論的に表現できる可能性が見出せた．実験では，2020年度に引き続きマイクロ流路を用いた実験システム改良を加え，空隙幅が微粒子の拡がり挙動に及ぼす影響を調べた．
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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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Research Products
(13 results)
