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先端的流体光計測法による圧縮性マイクロダクト流れに特有な現象と熱伝達特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H04269
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関豊田工業大学

研究代表者

半田 太郎  豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30284566)

研究分担者 松田 佑  早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (20402513)
江上 泰広  愛知工業大学, 工学部, 教授 (80292283)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2016年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
キーワード圧縮性流れ / マイクロ流れ / 超音速流れ / レーザー誘起蛍光法 / 分子センサー / 感圧塗料 / マイクロダクト / 感温塗料 / 圧縮生流れ / 不足膨張流れ / 境界層
研究成果の概要

圧縮性マイクロダクト流れに先端的な光計測技術を適用した.本研究の成果は以下の通りである.
(1)マイクロスケール流れ特有の超音速膨張領域が観測された.(2)超音速マイクロダクト流れには超音速風洞で見られるような垂直衝撃波や擬似衝撃波などの始動衝撃波を介した始動過程がない.(3)不足膨張状態でダクトを長くし,本来始動衝撃波が現れる長さになってもマイクロダクトでは始動衝撃波が現れない.(4)先細ノズルに接続されたマイクロダクト内の音速線はレイノルズ数が約2000になるとダクト出口から最も上流に位置する.(5)圧縮性マイクロダクト流れにおける流路壁面の圧力および壁面温度分布の計測に成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は,これまで未解明であったマイクロスケールの圧縮性流れに特有な現象を明らかにした点において学術的に意義が高い.また,本研究で得た知見は本流れをマイクロスケールの冷却装置として用いる場合の装置の設計指針となり得るので,社会的にも意義が高い.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Experimental Study of Small Supersonic Circular Jets Actuated by a Cavity2018

    • 著者名/発表者名
      Taro HANDA, Akira URITA
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: 96 ページ: 419-429

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2018.03.031

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation on Choking Behavior of Gas Flow in Microducts2018

    • 著者名/発表者名
      Bing HAN, Yu MATSUDA, Yasuhiro EGAMI, Taro HANDA
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 22 号: 11 ページ: 122-122

    • DOI

      10.1007/s10404-018-2143-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of Supersonic Microjets Using LIF and MTV Techniques2017

    • 著者名/発表者名
      Taro Handa, Hideto Kambara, Masaru Harada
    • 雑誌名

      IOP Conference Series: Materials Science and Engineering

      巻: 2459 ページ: 012016-012016

    • DOI

      10.1088/1757-899x/249/1/012016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Steady-state Analysis of Supersonic Mixing Enhanced by a Three-dimensional Cavity Flow2017

    • 著者名/発表者名
      Takayuki OKA, Taro HANDA, Fujio AKAGI, Sumio YAMAGUCHI, Toshiyuki AOKI, Koichiro YAMABE, Yusuke KIHARA
    • 雑誌名

      EVERGREEN

      巻: 4 ページ: 44-51

    • NAID

      120006309096

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phenomena Peculiar to Underexpanded Flows in Supersonic Micronozzles2016

    • 著者名/発表者名
      Taro HANDA, Yu MATSUDA, Yasuhiro EGAMI
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 20 号: 12 ページ: 166-166

    • DOI

      10.1007/s10404-016-1831-1

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 衝撃波により生じる感圧塗料の応答遅れ補正法に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      桑田哲平,小谷明,坂上博隆,半田太郎
    • 学会等名
      平成30年度衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Application of PSP in measuring pressure and temperature of gas flow in microduct2019

    • 著者名/発表者名
      Han Bing,松田佑,江上泰広,半田太郎
    • 学会等名
      平成30年度衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] PIV and MTV Measurement of Highly Accelerated and Decelerated Supersonic Flow and Correction of PIV Data2018

    • 著者名/発表者名
      Taro HANDA, Shunsuke KOIKE
    • 学会等名
      第50回流体力学講演会/第36回航空宇宙数値シミュレーション(日本航空宇宙学会(JSASS)とアメリカ航空宇宙学会(AIAA)のJoint Session として)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Study on Characteristics of AA-PSP Response Using a Shock Tube2018

    • 著者名/発表者名
      Teppei KUWATA, Akira KOTANI, Taro HANDA
    • 学会等名
      29th International Symposium on Transport Phenomena
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Number Density in Microduct Gas Flows Using Laser-Induced Fluorescence2018

    • 著者名/発表者名
      Bing HAN, Taro HANDA
    • 学会等名
      29th International Symposium on Transport Phenomena
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高周波で振動する小さな超音速噴流による超音速振動流れの制御2018

    • 著者名/発表者名
      半田太郎,武村実穂,大谷清伸,鵜飼孝博
    • 学会等名
      日本機械学会第96期流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Optical Measurement Methods for High-Speed Gas Flows2017

    • 著者名/発表者名
      Taro HANDA
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2017 (ICMaSS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LIF法による超音速マイクロ内部流れ計測と現象解明2017

    • 著者名/発表者名
      半田太郎,松田佑,江上泰広
    • 学会等名
      第13回学際領域における分子イメージングフォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of Number Density in Supersonic Microduct Flows Using LIF Method2017

    • 著者名/発表者名
      Taro HANDA, Keiichiro KITAHARA, Akira URITA, Bing HAN, Yu MATSUDA, Yasuhiro EGAMI
    • 学会等名
      9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computational Study on Compressible Flows in Straight Rectangular Microducts2017

    • 著者名/発表者名
      Bing HAN, Taro HANDA, Yu MATSUDA, Yasuhiro EGAMI
    • 学会等名
      14th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AA-PSPを用いたキャビティ流れをともなう超音速混合場の計測2016

    • 著者名/発表者名
      岡尭志,半田太郎,松田佑,江上泰広,赤木富士雄,山口住夫,山邉光一郎,益田悠平
    • 学会等名
      日本機械学会第94期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      山口大学(山口県宇部市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 気体流れ計測用MTVの現状と展望2016

    • 著者名/発表者名
      半田太郎
    • 学会等名
      第54回飛行機シンポジウム
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] PLIF Investigation of Compressible Microjets Issuing from a Rectangular Convergent Nozzle2016

    • 著者名/発表者名
      Taro HANDA, Hideto KAMBARA, Masaru HARADA
    • 学会等名
      13th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Supersonic Mixing Enhanced by Cavity-Induced Oscillatory Flow Using AA-PSP2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki OKA, Taro HANDA, Yu MATSUDA, Yasuhiro EGAMI, Fujio AKAGI, Sumio YAMAGUCHI, Koichiro YAMABE, Yuhei MASUDA
    • 学会等名
      27th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      ホノルル,アメリカ合衆国
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AA-PSPを用いたキャビティ流れが作用する超音速混合場の圧力振動計測2016

    • 著者名/発表者名
      岡尭志,山邉光一郎,赤木富士雄,半田太郎,松田佑,江上泰広,山口住夫
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] アセトン分子を発光分子としたLIF 法による圧縮性マイクロ噴流の可視化2016

    • 著者名/発表者名
      半田太郎,神原秀仁,原田大
    • 学会等名
      第44回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] AA-PSP を用いたキャビティ流れが作用する超音速混合場の圧力振動の可視化2016

    • 著者名/発表者名
      岡尭志,半田太郎,松田佑,江上泰広,赤木富士雄,山口住夫,山邉光一郎,益田悠平
    • 学会等名
      第44回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] MTVによる超音速マイクロ流れ速度変動計測法の実現可能性に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      半田太郎
    • 学会等名
      第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構(東京都調布市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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