PIV計測による超流動乱流特性の解明

• 研究課題/領域番号: 17206083
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 村上 正秀 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 教授 (40111588)
• 研究分担者: 中納 暁洋 (独)産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (50344114)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 49,010千円 (直接経費: 37,700千円、間接経費: 11,310千円); 2008年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2007年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2006年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円); 2005年度: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
• キーワード: 流体 / 可視化 / 航空宇宙工学 / 超流動 / 乱流 / 流体力学 / 可視化技術 / PIV計測 / サーマルカウンター流ジェット / 2流体モデル / 可視法 / PIV法 / 超流動乱流 / 熱カウンター流 / 中立安定粒子

研究概要

まず、PIV法の超流動ヘリウムへの応用法の改善を行った。中立安定トレーサ粒子の発生は水素-重水素固体微粒子を使うことで成功させ、低温域での応用も可能とした。超流動乱流熱カウンター流ジェットへ応用して、粒子が量子化渦糸にトラップされることを明らかにした。これを認識した上で、時間平均速度に関して、空間減衰則・流速の空間分布を明らかにし、また乱流変動速度成分についても確率分布を求める等、定量的研究を行なった。

研究成果

• [雑誌論文] Application of particleimage velocimetry for measuring He II thermalcounterflow jets (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami, et.al.
  • 雑誌名: Cryogenics(Web 上発表済み)(印刷中) 49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization Study of the Interface between Superheated Two-Dimensional Narrow Channel by Using the Shadowgraph Method (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Takada, M. Murakami, et.al.
  • 雑誌名: Cryogenics(Web上発表済み)(印刷中) 49
  • 査読あり
• [雑誌論文] PIV measurement study of fully developed superfluid turbulent thermal counterflow jet (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami, et.al.
  • 雑誌名: Journal of Physics, Conferenceseries 150 ページ: 32069-32071
  • 査読あり
• [雑誌論文] PIV measurement study of fully developed superfluid turbulent thermal counterflow jet (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics, Conference Series 150 ページ: 32069-32071
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of particle image velocimetry for measuring He II thermal counterflow jets (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami et al.
  • 雑誌名: Cryogenics 49(Web公開番号46)
  • NAID: 10020477595
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization Study of the Interface between Superheated He II and Superheated He I in a Two-Dimensional Narrow Channel by Using the Shadowgraph, Method (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Takada et al.
  • 雑誌名: Cryogenics 49(Web公開番号48)
  • 査読あり
• [雑誌論文] PIV measurement of slush nitrogen flow in pipe, part II (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Maeda, M. Murakami, et.al.
  • 雑誌名: Adv. Cryo. Engineering 53A ページ: 51-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] PIV Measurement result of Superfluid He II Thermal Counterflow Jet. (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami, et.al.
  • 雑誌名: Adv. Cryo. Engineering 53A ページ: 183-1190
  • 査読あり
• [雑誌論文] He II 熱カウンター流ジェット計測へのPIV の応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村上正秀ろ, 他
  • 雑誌名: 低温工学 43-3 ページ: 88-93
  • NAID: 10020477595
  • 査読あり
• [雑誌論文] シャドウグラフ法による狭小な平行平板間内に現れる^sHe I-^sHe I 界面の可視化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田卓、村上正秀, 他
  • 雑誌名: 低温工学 43-3 ページ: 94-99
  • 査読あり
• [雑誌論文] He II熱カウンター流ジェット計測へのPIVの応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村上正秀, 他
  • 雑誌名: 低温工学 43-3 ページ: 88-93
  • NAID: 10020477595
  • 査読あり
• [雑誌論文] PIV measurements for flow pattern and void fraction in cavitating flows of He II and He I (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Harada, M. Murakami, et al.
  • 雑誌名: Cryogenics Vol. 46-9 ページ: 648-657
  • 査読あり
• [雑誌論文] PIV measurements for flow pattern and void fraction in cavitating flows of He II (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Harada and M. Murakami
  • 雑誌名: Adv. Cryo. Engineering 51A/B ページ: 1677-1684
  • 査読あり
• [雑誌論文] PIV measurements for flow pattern and void fraction in cavitating flows of He I and He I (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Harada, et al.
  • 雑誌名: Cryogenics 146-9 ページ: 648-657
• [雑誌論文] Application of PIV Technique to Measurement of Cavitating Flows of He I and Hell (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Takakoshi, et al.
  • 雑誌名: Proc. 21st International Cryogenic Engineering conference 21 ページ: 450-454
• [雑誌論文] PIV measurement of slush nitrogen flow in pipe (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Takakoshi, et al.
  • 雑誌名: Adv. Cryo. Engineering 51-A ページ: 1025-1032
• [雑誌論文] PIV analysis of cavitation flow characteristics of Hell (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Harada, et al.
  • 雑誌名: Adv. Cryo. Engineering 51-B ページ: 1677-1684
• [雑誌論文] PIV measurement of slush nitrogen flow in pipe (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Takakoshi et al.
  • 雑誌名: Advances in Cryogenic Engineering 51A(掲載可)
• [雑誌論文] PIV and pressure measurement study of He II cavitation flow (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Harada et al.
  • 雑誌名: Advances in Cryogenic Engineering 51A(掲載可)
• [学会発表] 超流動ヘリウムキャビテーション流れにおける熱流体力学特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村上正秀, 他
  • 学会等名: 第14回キャビテーションに関するシンポジウム
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2009-03-20
• [学会発表] 超流動ヘリウムキャビテーション流れにおける熱流体力学特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村上正秀他
  • 学会等名: 第14回キャビテーションに関言るシンポジウム
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2009-03-20
• [学会発表] Measurement of superfluid thermal counterflow jet using PIV (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami, et.al.
  • 学会等名: アメリカ物理学会 流体力学分科会
  • 発表場所: 米国 Texas, San Antonio
  • 年月日: 2008-11-23
• [学会発表] Measurement of superfluid thermal counterflow jet using PIV (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami et al.
  • 学会等名: アメリカ物理学会 流体力学分科会
  • 発表場所: 米国Texas, San Antonio
  • 年月日: 2008-11-23
• [学会発表] Measurement of Turbulent He II Thermal Counterflow Jet by use of PIV (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami, et.al.
  • 学会等名: National Science Foundation, Workshop on Visualization of Thermo-Fluid Dynamics at Low Temperatures
  • 発表場所: 米国 Texas, San Antonio
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] Measurement of Turbulent He II Thermal Counterflow Jet by use of PIV (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami
  • 学会等名: National Science Foundation, Workshop on Visualization of Thermo-Fluid DynaMics at Low Temperatures
  • 発表場所: 米国Texas, San Antonio
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] λ点圧力を超える超流動中での膜沸騰遷移の様相と熱伝達の関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田卓, 他
  • 学会等名: 低温工学秋期講演会
  • 発表場所: 高知市
  • 年月日: 2008-11-12
• [学会発表] λ点圧力を超える超流動中での膜沸騰遷移の様相と熱伝達の関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田卓 他
  • 学会等名: 2008年度低温工学秋期講演会
  • 発表場所: 高知市
  • 年月日: 2008-11-12
• [学会発表] Superfluid turbulent flow characteristics of thermal counterflow jet measured by PIV (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami et al.
  • 学会等名: 22nd International Cryogenic Engineering Conference
  • 発表場所: 韓国、Seoul
  • 年月日: 2008-07-22
• [学会発表] Superfluid turbulent flow characteristics of thermal counterflow jetmeasured by PIV (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Murakami, et.al.
  • 学会等名: 22nd International Cryogenic Engineering Conference
  • 発表場所: 韓国、Seoul
  • 年月日: 2008-07-21
• [学会発表] 細線周りにおける加圧He II中の膜沸騰の可視観測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高田卓 他
  • 学会等名: 2008年度低温工学春期講演会
  • 発表場所: 明星大学
  • 年月日: 2008-05-26
• [学会発表] Application of visualization technique to cryogenic thermo-fluid mechanics research (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Murkami
  • 学会等名: International Conference on Cryogenics & Refrigeration
  • 発表場所: Shanghai
• [学会発表] 液体ヘリウム中のキャビテーション流れの圧力損失の特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 原田浩平, 他
  • 学会等名: 低温工学春期講演会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2007-05-16
• [学会発表] 狭小二次元流路におけるHe II沸騰現象の蒸気挙動変化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高田卓, 他
  • 学会等名: 2007年度低温工学秋期講演会
  • 発表場所: 千葉大学
• [学会発表] Application of PIV Technique to Measurement of Cavitating Flows of He I and He II (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Takakoshi, et al.
  • 学会等名: 21 International Cryogenic Engineering Conference
  • 発表場所: Prague
• [学会発表] Application of hydrodynamic stability theory to film boiling modes in He II (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Nozawa, et al.
  • 学会等名: 21 International Cryogenic Engineering Conference
  • 発表場所: Prague
• [学会発表] Study of effect of heat capacity of heater on the generation of several film boiling modes in He II (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Takada, et al.
  • 学会等名: 21 International Cryogenic Engineering Conference
  • 発表場所: Prague
• [学会発表] 液体ヘリウム中のキャビテーション流れの圧力損失の特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 原田浩平, 他
  • 学会等名: 2007年度低温工学春期講演会
  • 発表場所: 仙台市
• [学会発表] 狭小2次元流路中の沸騰開始における圧力依存性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高田卓, 他
  • 学会等名: 2007年度低温工学春期講演会
  • 発表場所: 仙台市
• [学会発表] 液体ヘリウム中のキャビテーション流れの温度降下測定 (2006)
  • 著者名/発表者名: 原田浩平, 他
  • 学会等名: 低温工学秋期講演会
  • 発表場所: 千葉市
  • 年月日: 2006-11-21
• [学会発表] 狭小2次元流路中の発熱によるHe II 相転移現象の可視化 (2006)
  • 著者名/発表者名: 高田卓, 他
  • 学会等名: 低温工学秋期講演会
  • 発表場所: 千葉市
  • 年月日: 2006-11-21
• [学会発表] Application of PIV Technique to Measurement of Cavitating Flows of He I and He II (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Takakoshi, et.al.
  • 学会等名: 21st International Cryogenic Engineering Conference
  • 発表場所: Prague
  • 年月日: 2006-07-18
• [学会発表] 液体ヘリウム中の初生および発達段階におけるキャビテーション流れの特性 (2005)
  • 著者名/発表者名: 原田浩平, 他
  • 学会等名: 低温工学秋期講演会
  • 発表場所: 熊本市
  • 年月日: 2005-11-21