| 研究課題/領域番号 |
17K06139
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
伊澤 精一郎 東北大学, 工学研究科, 准教授 (90333856)
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| 研究分担者 |
福西 祐 東北大学, 工学研究科, 教授 (60189967)
西尾 悠 首都大学東京, システムデザイン研究科, 特任助教 (70712743)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 境界層遷移 / 局所不安定領域 / ストリーク / 乱流斑点 / 乱流の初生 / 流体工学 |
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| 研究成果の概要 |
平板層流境界層に短時間の吹き出しと吸い込みをかけて局所的に不安定な領域を導入し，この領域に対して下流でトリガーとなる噴流を様々な条件で噴射することで，乱流が発生しやすい条件について探った．生成された領域は流れ方向に伸びたストリーク状の低速及び高速領域を含み単独では乱流に遷移しないが，低速領域が拡大するような条件で噴流を噴射すると乱流の発生頻度が高まることがわかった．また，2点同時計測を行い乱流が検出された試行のみを抽出して調べたところ，導入した不安定領域が弱い場合，乱流は噴流との干渉によってその後流中に形成された低速領域と高速領域からなる２次的な構造が崩壊して誕生したことが明らかとなった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
境界層遷移の後期過程においては非線形性が卓越するため，乱流がどこでどのようにして誕生するのかは未だ詳らかではない．例えばバイパス遷移では，ストリークが2次不安定性により崩壊して乱流斑点を生じることが知られているが，その場所やタイミングを予測することは困難である．本研究は，乱流の初生に求められる条件を明らかにすることを目的として，境界層内の流体構造のどこを刺激すれば遷移の促進あるいは遅延につながるのかを調べたものである．これらの研究成果は，乱流遷移現象についての新たな視点を提供するとともに，境界層内の速度変動が非線形成長する遷移末期を対象とする流れの制御戦略にも資するものである．
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