2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24860001
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大石 義彦 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90617078)
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| Project Period (FY) |
2012-08-31 – 2014-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 省エネルギー / 乱流 / 摩擦抵抗低減 / 混相流 / 気泡 / 計測 |
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| Research Abstract |
これまで研究の成果において乱流現象と気泡運動の連動性を捉えた。本研究で得られたデータを統括し、全ての実験結果を無次元数体系でまとめた。従って摩擦抵抗メカニズムを解決するためのデータマッピングにおいて、この整理方法を確立することが本研究の最大の目的である。本研究はせん断応力と液相速度を計測対象とし，応力計と光計測を主な手法として実験研究を実施した。流れ場が乱流時にバースト現象で生じる瞬時微小変化を完全に取り出すことは困難である。そこで、せん断応力計の計測を用いて定量的に混相乱流の壁面せん断応力の伝搬を捉えることに重視した。ただし気泡混入時の計測エラーが予想されるためチャレンジングな開発となることを前提として工夫した。応答性の不足は光計測を用いて検定することで精度向上を行った。
バースティングに起因するスパイク状の変動が測定されたが、気泡流ではその変動が一掃され、歪度の小さな変動波形を持つ乱れとなった。これは気泡がない条件において乱流領域の液相速度であっても気泡がある条件において壁への影響は独立した関係であることが示唆された。これらはPIV計測により気泡周りの流れ場において気泡由来の擬似乱れが、壁面せん断応力計による直接計測で捉えられた結果であると考えている。
単一気泡による気泡周りの応力分布を可視化計測により再現することに成功した。これにより、We数で整理し応力分布の違いを説明することが可能となった。気泡流の摩擦抵抗特性を決めているのは大気泡通過頻度と気泡群との関係であることが示唆された。このことから、気泡群に対してマッピングに追加し、抵抗低減マップの作成において気泡クラスタの影響を考慮したマップを新たに作成した．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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