| 研究課題/領域番号 |
17560166
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 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 | 東京理科大学 |
|---|
研究代表者 |
川口 靖夫 東京理科大学, 理工学部, 教授 (20356835)
|
|---|
| 研究分担者 |
河村 洋 東京理科大学, 理工学部, 教授 (80204783)
瀬川 武彦 産総研, エネルギー技術研究部門, 研究員 (50357315)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
|
| 配分額 *注記 |
3,540千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 240千円)
2007年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
|
|---|
| キーワード | 乱流 / 非ニュートン性流体 / 抵抗低減 / レーザ計測 / DNS / RANSモデル / 流体工学 / シミュレーション大学 / 省エネルギー / 乱流モデル / シミュレーション工学 |
|---|
| 研究概要 |
希薄な界面活性剤やポリマー水溶液を代表とする粘弾性液体は、乱流抑制効果によって高いレイノルズ数の流れで80%という顕著な抵抗低減を起こすことが知られている。本研究では粘弾性流体の予測に適用可能なアンサンブル平均モデル(RANS=Reynolds averaged Navier Stokes equation)を構築することに目標を置いた。
本研究では、流れの詳細なレーザ計測を行い、抵抗低減流れにおける乱流の空間的構造を捉えた。レイノルズ数の増加に伴い抵抗低減率は徐々に増大し再び減少するが、乱流構造の変化という観点からこの現象の説明を行った。さらに抵抗低減流体のレオロジー性質を実験的に確かめ、Gieskusモデルで近似することにし、それに立脚して乱流のDNS(直接数値シミュレーション)を行った。乱れエネルギー収支を構成する各項を評価し、通常のニュートン性流体乱流との差異を明らかにした。さらに壁面近傍に非ニュートン性の影響がない層が存在すると考えて、抵抗低減率の変化を説明することを試みた。
本研究の成果から添加剤による抵抗低減の機構に新しい光を当てることができた。RANSモデルについては流体の緩和時間の影響を取り入れた渦粘性モデルを導入して、DNSめ結果を広範囲に再現できることがわかった。このモデルは、抵抗低減流体を用いた高効率の地域冷暖房やビル空調システムを設計するうえで不可欠なツールとなると期待できる。
|
