| 研究課題/領域番号 |
16560139
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
藤沢 延行 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20165369)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
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| キーワード | 流体工学 / 熱工学 / 可視化 / 熱対流 / 計測 / 感温液晶 / 温度 / 速度 / PIV |
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| 研究概要 |
乱流ベナール対流内の熱乱流の統計的性質ならびに組織的構造を明らかにすることを目的とし、感温液晶法による可視化と画像処理を用いた温度・速度の定量計測法を駆使して実験を行った。熱乱流の統計計測では、速度変動ならびに乱流熱流束の直接測定に加えて、散逸の測定を行い、対流層内の乱れエネルギーバランスと温度変動エネルギーバランスを明らかにした。実験結果によると、対流層全領域で浮力による乱れエネルギーの生成と散逸がバランスしており、対流と拡散はあまり大きな影響はないことが、壁面近傍では、生成と散逸の大きさが増加傾向にある。一方、温度変動のバランスを見ると、壁面付近を除く全領域では、対流層内で温度勾配が存在しないため、温度変動の生成、散逸、拡散、対流のすべての量は小さい。しかしながら、壁面近傍では、温度勾配に基く生成が生じるため、それに対応して生成と散逸が増加する傾向にあることが分かった。
乱流ベナール対流の組織構造は、当初予定していたスキャニングライトシートを用いた3次元温度・速度計測法に加えて、新たに2断面同時可視化計測法を加えて行った。前者の実験結果によると、時系列的なプルームの発達過程を温度場と速度場の計測結果から良好に理解できた。すなわち、プルームの発達には、周囲流体の対流が強く影響しており、それによるプルーム構造の大きな変化が予期されることが分かった。一方、壁面近傍の微細な組織構造については、複数断面同時可視化法を用いてより高い空間分解能での計測法を導入した。計測結果によると、強い上昇速度は高温プルームの結合領域でしばしば見られるが、低温プルーム構造からも上昇速度は弱いがかなり頻繁に発生することがわかった。このことは、プルームの発達には、低温プルームも含めた構造の解析が必要であることを意味しており、さらに詳しく壁面近傍の組織構造を明らかにすることが重要であることを示唆する。
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