| 研究課題/領域番号 |
16H04260
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
田坂 裕司 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00419946)
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| 研究分担者 |
村井 祐一 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80273001)
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| 研究協力者 |
中野 直人
ペクシーノ ジョルジ
ボックス フィン
ムリン トム
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2016年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
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| キーワード | 乱流遷移 / 流れ制御 / 流れの遷移 / 渦運動 / 流体計測 / 有限振幅攪乱 / 孤立乱流塊 / 微細気泡 / 亜臨界乱流遷移 / ヘアピン渦列 / マイクロバブル / カオス / 流体工学 / 乱流 / 遷移 / 混相流 |
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| 研究成果の概要 |
円管内流れの亜臨界遷移問題に対し，シンセティックジェットアクチュエータを攪乱発生器として用いることで，ヘアピン渦列をその個数など制御しつつ攪乱として与え，遷移過程を観察した．その結果として，攪乱の振幅や周波数に対する特段の効果は観察されなかったが，ヘアピンの個数が少ない場合，乱流塊の形成に対して個数による有意な差が見られた．その他，気泡を管壁に貼り付けることで孤立乱流塊の自己維持機構に変調を与え，効果的に乱流塊へ再層流化をもたらすことができることを見いだした．そのメカニズムとして，気泡が存在することによる偏流，および気泡表面でのスリップによる変曲点型速度分布の変形が挙げられる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
流れの乱流遷移は，これまでの研究により，熱対流などのように段階的に遷移が進むモーダルな過程は理論や数値計算，実験などによりおおよそのそのメカニズムが解明されつつある．一方で，円管流れに代表される突発的な遷移（亜臨界遷移）については，Edge stateなど数理面での理解が進むものの，具体的な遷移過程，特により少ないエネルギーで乱流化異形成に導く最適攪乱の問題など，未だ明らかにされていないことが多い．本研究では，これまでの研究から最適攪乱としての機能を見込めるヘアピン渦列を，制御可能な条件で生成できるシンセティックジェットを用いて生成し，最適攪乱を探求する課題である．
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