| 研究課題/領域番号 |
18H01375
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 (2021-2022)
関西大学 (2018-2020) |
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研究代表者 |
杉本 信正 大阪大学, 大学院工学研究科, 招へい教授 (20116049)
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| 研究分担者 |
清水 大 福井工業大学, 工学部, 教授 (40448048)
板野 智昭 関西大学, システム理工学部, 教授 (30335187)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | 熱音響 / 熱流の不安定化 / 臨界条件 / ループ管路 / 直管 / 自励振動 / 振動発電 / エネルギー・ハーベスティング / 衝撃波 / 熱流体力学 / 不安定 / 非線形現象 / エネルギーハーベスティング |
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| 研究成果の概要 |
本研究は，管路内の静止気体中を流れる熱流が不安定化し，気体全体が自励振動する熱音響現象の解明に向け，現象の定量化を可能にする方程式系を熱流体力学に基づき漸近法を駆使して導出し，簡単化された理論体系を構築した．これにより非線形現象の解析やシミュレーションが可能になり，不安定化の促進と抑制についての知見が得られた．
一方，自励振動からエネルギーを取り出す二つの方法を試みた．一つは振動によりリニア発電機を駆動させ，もう一つは振動流によりウエルズ・タービンを回転させ同軸の直流発電機により振動発電を行わせた．一気圧の空気を用いる限り出力は最大数ワット程度であるが，加圧することにより出力の増大が期待される．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
持続可能な社会の実現のため様々なエネルギー源が研究されており，太陽熱や地熱，低温廃熱の利用を想定した熱音響振動によるエネルギー・ハーベスティングが注目されている．実現には大出力化が必須であり，これには現象の定量化が不可欠である．本研究は，熱流体力学を基礎として，現象の本質を捉えた理論の構築を目指してきた．この体系が概ね完成し，現象の解明や定量化に用いることができる．
一方，振動エネルギーを発電により取り出す実験も並行して行った．振動でリニア発電機を駆動する方法の他に，振動流によりウエルズ・タービンを回転させ同軸に配置した直流発電機を駆動させ，実際に発電できることを確認し大出力化への知見を得た．
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