2014 Fiscal Year Annual Research Report
ＰＩＶ、ＤＮＳ、レオロジーの融合による界面活性剤水溶液の乱流抵抗低減機構の解明
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23686029
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
玉野 真司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40345947)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 非ニュートン流体 / 乱流境界層 / 抵抗低減 / 省エネルギー / PIV / DNS / レオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高レイノルズ数での平板上乱流境界層流れに，壁面から抵抗低減界面活性剤水溶液を注入した場合の速度場の詳細を明らかにし，抵抗低減メカニズムを解明することを本研究の目的としている．本研究目的を達成するため，平成26年度においては，１．高レイノルズ数乱流境界層流れのＬＤＶ計測，２．ＢＭＰ-Ｇモデルを用いたチャネル乱流のＤＮＳ，３．一軸伸長流れの過渡特性の解明，について研究を推進した．
１については，まず従来よりもレイノルズ数が高い水流の乱流境界層流れにおいてＬＤＶ計測を実施し，ＤＮＳデータとの比較により測定データの信頼性を確認した．次に，界面活性剤水溶液注入の場合においてＬＤＶ計測を実施し，抵抗低減率が70%以上となる流れ場の詳細な速度場計測に成功した．抵抗低減率が高い場合には，摩擦速度で正規化された平均速度が，ポリマー溶液の場合のVirkの最大抵抗低減漸近線を超えることを明らかにした．さらに、乱流統計平均量の主流速度依存性を明らかにした．
２については，従来のＢＭＰモデルで使用されているOldroyd-BモデルをGiesekusモデルに変更することで，希薄界面活性剤水溶液の特徴的なレオロジー特性であるshear-thinning特性とshear-thickening特性を併せ持つ挙動を再現できるモデル（ＢＭＰ-Ｇモデル）を新たに提案した．さらに，ＢＭＰ-Ｇモデルを用いた抵抗低減チャネル乱流のＤＮＳを実施した．
３については，一軸伸長流れのフィラメント直径と長さに及ぼす流量および管内径の違いによる影響，ならびに無次元パラメータを用いたデータ整理を実施した．
以上，平成26年度においては，主流速度が異なる高レイノルズ数でのＬＤＶ計測，ＢＭＰ-Ｇモデルのレオロジー特性の解明およびその抵抗低減チャネル乱流のＤＮＳの実施，一軸伸長流れのデータベース構築を概ね計画通り実施することができた．
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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