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交差の幾何学における流動不安定性

研究課題

研究課題/領域番号 17J00412
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 流体工学
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

BURSHTEIN Noa Batia  沖縄科学技術大学院大学, 科学技術研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードIntersecting flows / Vortex dynamics / Flow instabilities / Vortex confinment / Flow instability / Intersecting geometries / Microfluidics / Fluid dynamics / Soft matter / Cross-slot
研究実績の概要

This year, the focus was on exploring high Reynolds number flow within the cross-slot geometry. Our experimental observations reveal that above a certain critical flow rate (Reynolds number, Re) the flow becomes unstable and a steady vortex flow appears. We discover that by changing the aspect ratio of the cross-section of the geometry and the Re, we can control the number of vortices that appear in the flow field and their structure. We suggested a model based on previous studied to describe the velocity and vorticity profiles of the central vortex. When increasing the Re to a critical value we observed that the flow becomes unsteady and periodic with characteristic frequencies that depends on the aspect ratio of the geometry and on the imposed Re. We have characterized and explained the different mechanisms that govern the periodic fluctuations that are observed in this flow type and our results are supported with numerical simulations done by our collaborators. The manuscript for this work is currently being prepared for submission.
Additionally, at the PMMH lab at ESPCI, we studied the interaction between spherical particles (80 micrometers diameter polystyrene particles, 8% of channels width) and the vortex flow in the cross-slot geometry. Our observations reveal that for a Newtonian fluid the particles will be evenly distributed in the flow field, the particles swirl inside the vortical structure. When adding small amount of polymers, the particles will flow around the vortex and will not be able to swirl through the vortical structure.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 3D-printed glass microfluidics for fluid dynamics and rheology2019

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein, San To Chan, Kazumi Toda-Peters, Amy Q. Shen, Simon J. Haward
    • 雑誌名

      Current Opinion in Colloid & Interface Science

      巻: 43 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.cocis.2018.12.005

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlled symmetry breaking and vortex dynamics in intersecting flows2019

    • 著者名/発表者名
      Burshtein Noa、Shen Amy Q.、Haward Simon J.
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 31 号: 3 ページ: 034104-034104

    • DOI

      10.1063/1.5087732

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Elastic modifications of an inertial instability in a 3D cross-slot2018

    • 著者名/発表者名
      Konstantinos Zografos, Noa Burshtein, Amy Q Shen, Simon J Haward, Robert J Poole
    • 雑誌名

      Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics

      巻: - ページ: 12-24

    • DOI

      10.1016/j.jnnfm.2018.02.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inertioelastic Flow Instability at a Stagnation Point2017

    • 著者名/発表者名
      Burshtein Noa、Zografos Konstantinos、Shen Amy Q.、Poole Robert J.、Haward Simon J.
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 7 号: 4 ページ: 041039-18

    • DOI

      10.1103/physrevx.7.041039

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Inertioelastic effects on a spiral vortex flow instability2019

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein
    • 学会等名
      Annual European Rheology Conference (AERC 2019), Portoroz, Slovenia
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring the parameter space around an inertial flow instability at a stagnation point2019

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein
    • 学会等名
      Seminar at the Faculty of Engineering, University of Liverpool, Liverpool, UK
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Inertioelastic flow instability at a stagnation point2019

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein
    • 学会等名
      Colloidal Science & Metamaterials (CSM 2019), Paris, France
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Exploring the parameter space around an inertial flow instability at a stagnation point2019

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein
    • 学会等名
      Faculty of Engineering, University of Liverpool, Liverpool, UK
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Inertioelastic flow instability at a stagnation point2018

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein
    • 学会等名
      Flow and Instability of Self-Assembled Systems, OIST, Okinawa, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Inertioelastic flow instability at a stagnation point2018

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein
    • 学会等名
      The American physical Society, Division of Fluid Dynamics meeting, Atlanta, Georgia, USA
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Inertioelastic instability at a stagnation point2018

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein
    • 学会等名
      Dynamics of Viscoelastic and Inertioelastic flows (Mini symposium), OIST, Okinawa, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of fluid elasticity on vortex formation in a planar elongational flow field2017

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein
    • 学会等名
      The 89th annual meeting of the Society of Rheology (SOR2017), Denver, Colorado, USA
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Calming a storm: Controlling formation and intensity of a micro-typhoon2017

    • 著者名/発表者名
      Noa Burshtein
    • 学会等名
      The 89th annual meeting of the Society of Rheology (SOR2017), Denver, Colorado, USA, Gallery of Rheology (Poster presentation)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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