| 研究課題/領域番号 |
16K18008
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
金川 哲也 筑波大学, システム情報系, 助教 (80726307)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 音速 / ボイド率 / 気泡流 / 圧力波 / ソリトン / 衝撃波 / 非線形波動 / 非線形音響学 / 粘性 / 熱伝導性 / 散逸性 / 流速 / 高濃度気泡流音響学 / 気泡力学 / 非線形音波 / 多重尺度法 / 非線形波動方程式 / マイクロバブル / ベンリュリ管 / 縮小拡大管 / 均質流モデル / 混合体モデル / ベンチュリ管 / 不均質 |
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| 研究成果の概要 |
気泡流のボイド率が大きくなるとき，音速の理論予測値と計測値に乖離が生ずるという問題点がある。本研究は，理論・数値予測と実験事実を融合し，この差異の解消を目指し，新学術体系「高濃度・気泡流音響学」の創成を目指すものである。高濃度の条件下で，以下の成果が得られた：(1)実験として，気泡崩壊の観測，圧力分布計測，音速の算出を行った。(2)理論解析として， 散逸性の効果および流速の非一様分布の影響を考慮し，数学モデルを構築した。(3)数値解析として，上記(2)で導いた非線形波動方程式を解き，圧力分布と音速の数値予測を行った。(4)理論・数値解析から得られた結果の多くが実験事実と一致した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
気泡を含む水の流れの研究において，気体の占める割合は1 %程度に小さいことが当たり前であったが，泡の有効活用を目指す観点からは，沢山の泡を含む「高濃度気泡流」に挑む必要がある。しかし，10 %を超える高濃度の場合，音速の理論予測値と実験事実の間に大きな乖離があった。本研究は，厳密な数学的理論解析と精密な計測を適切に組み合わせて，上記乖離の原因を指摘すると同時に，乖離の多くの解消に成功した。
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