2014 Fiscal Year Research-status Report
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25420119
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
辻本 公一 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10243180)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 俊剛 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30273345)
社河内 敏彦 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授(研究担当) (10024605)
鬼頭 みずき 鈴鹿工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (00550401)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | Jet / DNS / Low-dimensional model / Coherent sturucture / Mixing / Vector control / DMD / POD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
混合、伝熱、化学反応等の促進を行うための基本的な手段として噴流が工学機器における流動制御に用いられている。制御しなければならない流れ場は従来と比べ多様化し、工学機器の大幅な負荷変動に柔軟に対応すること、あるいは工学機器のコンパクト化、微小化にあわせ、高い混合性能を達成する制御手法の開発が求められている。本研究ではこれを実現するために、従来手法のような噴流自身の不安定性に依存するのでなく噴流を強制的に制御するダイナミック制御に着目し，独自に開発したDNS(Direct Numerical Simulation)コードを用いて実用上重要な複数噴流の制御手法の開発に必要な個々の単独噴流に関する制御手法について検討した。自由噴流の場合、カオス混合的な視点から、回転方向を反周期ごとに反転させる逆回転制御を前年度に提案したが、さらに多数の回転周波数の場合についてシミュレーションを行い、回転周波数に対する混合特性を明らかにした。またその際の動的挙動を調査するため、DMD法(Dynamic Mode Decomposition Method)により噴流の動的構造を解析し、制御によって生じる噴流の空間構造と周波数特性について明らかにした。衝突噴流については、単独噴流を一定速度で旋回させるダイナミック制御を前年度に提案したが、これについても旋回半径の影響についてさらに調べ、衝突面上での伝熱特性の不均一が、特定の旋回周波数でかつ特定の旋回半径下で大きく改善されることを見出した。さらに単独噴流を複数配置した多重衝突噴流については、回転軸周りに自由噴流を旋回させる新たな制御に取り組み、その噴流を対向させ配置した多重噴流のシミュレーションを行ない単独噴流の場合と比較し、その混合特性を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していた複数噴流の制御については、前年度すでに衝突噴流の場合、検討を行っており、本年度は新たに自由噴流の場合について複数噴流制御のシミュレーションを開始した。また、複数噴流制御の基本となる単独噴流の制御方法についても、前年度提案した制御方法の場合に関してさらなる制御特性の評価を進めたことに加え、新たな旋回制御にも取り組み、複数噴流の制御に必要な基盤技術の整備を行なった。低次モデル化の検討については、低次モデルに不可欠な技術である統計的な低次化手法であるDMD法について、噴流以外のさまざまな流動場に適用しその分析性能について評価を行ない、低次化に必要なモデル技術の高度化を検討した。また、次年度に予定している多重噴流制御に関する方法論の一つである実時間最適制御アルゴリズムの調査も行なった。以上から一部検討を先送りにした評価もあるが総合的に判断し、②と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
具体的な低次モデルの構築には、基本となる低次化に関する適切なモード抽出技術の確立が必要であることから、特にDMD法に関する数学的な整備をさらにすすめモデル構築技術の調査、検討を進める。開発を進めているダイナミック制御については、単独噴流での方法論の多様化をすすめると同時に、噴流の内部構造に注目した噴流制御と提案しているダイナミック制御を組み合わせた複合制御についても検討を行い、噴流制御手法としてより多様で、かつより混合性能の高い技術の創出について検討する。
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| Causes of Carryover |
予定していた国際会議への参加を見合わせため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度開催される国際会議の参加登録費に充てる。
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Research Products
(12 results)
