Research on momentum transfer around a rotating cylinder in a flow

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01540
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: RHEEM CHANGKYU 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70272515)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 回転円柱 / 流体力 / 運動量伝搬

Outline of Final Research Achievements

The behavior of rotating cylindrical linear structures, such as drill pipes, in flowing water has been evaluated. Through water tank experiments using multiple rigid cylinders with different shapes, The details of the normal direction fluid force (lift and drag forces), the tangential direction fluid force (frictional force), and the flow field around the cylinders have been investigated, and clarified the followings.
(1) The influence of the roughness of the cylinder surface on the flow and fluid force around the rotating cylinder, (2) The flow field around the cylinder rotating in the flow and momentum propagation to the surrounding fluid, (3) The characteristics of fluid force acting on a rotating cylinder in a flow.

Free Research Field

海洋環境工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、流れ中で回転する円柱に働く流体力、並びに回転する円柱が周りの流体場に与える影響について調査し、その特性を明らかにした。得られた主な成果として、円柱から流体場への運動量の伝搬は有限の範囲に限られ、その範囲は円柱の回転速度及び周りの流速に依存せず一定である。また、回転によって生ずる揚力も有限である。
このような現象は、学術的にこれまで殆ど知られておらず未知に近いものであった。今後このような現象のエネルギーや流体制御分野への応用が期待される。