| 研究課題/領域番号 |
17K06149
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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 | 福井大学 |
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研究代表者 |
太田 貴士 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (10273583)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 乱流 / 液体金属 / 凝固 / 溶融 / 非ニュートン粘性流体 / 直接数値シミュレーション / データベース / 固液混相流 / モデル化 / 数値シミュレーション / 流体工学 |
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| 研究成果の概要 |
フェーズフィールド法を用いることによって、固液相変化を伴う固体壁に沿う液体乱流の直接数値シミュレーションを実現した。そのシミュレーションの結果から、デンドライトのような凝固組織が成長する様子を観察できるようになった。凝固組織は、壁面近傍の乱流構造による局所的な温度分布揺らぎによって、非一様に成長していた。また、凝固組織の成長によって、乱流構造が消滅して、層流化していた。特に、高速ストリークが存在していた領域で凝固組織が成長していることから、結果として、乱流構造と凝固組織の相互作用は、乱流の層流化を促進することがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で実現した直接数値シミュレーションの結果より、凝固組織の空間的分布の特徴が乱流組織構造に起因していることがわかった。凝固組織の存在により、固体内部に発生する残留応力が形成されることになる場合には、材料力学的な欠陥の予測が、流体力学の乱流の知見によって予測されることになる。本研究の成果は、乱流研究の応用範囲を拡大して、機械工学分野の横断的協調によるに、社会安全性向上に貢献することになる。
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