2012 Fiscal Year Annual Research Report
マルチスケール誘起乱流の構造とスカラー拡散機構の解明および超高効率ミキサーの開発
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22360076
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
長田 孝二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50274501)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 貴 名城大学, 理工学部, 准教授 (20372534)
酒井 康彦 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20162274)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 乱流 / スカラー / 混合 / ミキサー |
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| Research Abstract |
本研究では，フラクタル形状を有する格子によって生成される“マルチスケール誘起乱流”の構造を熱線流速計やレーザ計測を駆使した室内実験（風洞実験および水槽実験）およびスーパコンピュータを用いた三次元直接数値計算（DNS）により明らかにするとともに，その中でのスカラー（熱と物質）の乱流拡散機構を明らかにすることを目的としている．本年度は以下の研究を行った．
(1) 水路を用いたマルチスケール誘起乱流の乱流構造の実験的解明：速度場とスカラー場の微分統計量やスペクトルを詳細に検討することにより，マルチスケール誘起乱流とスカラー場の構造を明らかにした．計測は時系列PIVと平面レーザ誘起蛍光（PLIF）法を組み合わせることにより，平面内での瞬間速度と瞬間濃度の同時測定を行った．乱流の特性長の下流方向変化や乱流強度の減衰を詳細に調べることにより，非コルモゴロフ乱流の特性を明らかにした．
(2) 風洞を用いたマルチスケール誘起乱流の乱流構造の実験的解明：I型およびX型熱線プローブを用いて複数の下流方向位置における風洞断面内における乱流計測を行った．さらに，運動エネルギ収支式に現れる各項（移流項，生産項，乱流拡散項，圧力拡散項，粘性拡散項，散逸項）を実験的に評価し，マルチスケール誘起乱流中の乱流エネルギ輸送機構を明らかにした．
(3) 三次元直接数値計算(DNS)によるマルチスケール誘起乱流の乱流構造の数値的解明：スーパコンピュータを用いてマルチスケール誘起乱流のDNSを行った．特に，これまでは断面平均量で乱流統計量を評価していたが，実験データとの比較のため，中心軸上での乱流統計量を評価した．乱流強度の減衰に加えて，実験では評価が難しい圧力変動の下流方向変化等を数値的に明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(19 results)
