| 研究課題/領域番号 |
18K03935
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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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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
小林 宏充 慶應義塾大学, 法学部(日吉), 教授 (60317336)
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| 研究分担者 |
坪田 誠 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10197759)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 量子乱流 / 数値流体力学 / 超流動ヘリウム / 2流体結合 / 混相流 / ２流体結合 / 相互摩擦力 / 常流体 / 超流体 / 流体工学 / LES / 渦 |
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| 研究成果の概要 |
極低温の液体ヘリウムは、粘性ゼロの超流体と粘性を持つ常流体が混合した2流体状態にある。２流体ともに層流、超流体が乱流（量子乱流）だが常流体が層流、2流体ともに乱流という状況が実験で得られているものの、その詳細は未解明のままである。そこで、相互摩擦力を介した２流体結合計算を開発・実施することで、それらの特性を解明する。超流体は量子化された渦糸、常流体は粘性をもつ連続体（粘性流体）として数値解析を行った。その結果、量子乱流との相互摩擦力による常流体の平坦化、助走区間の減少、層流常流体の非等方速度変動、2流体乱流での乱流強度の増強といった現象を解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
極低温の液体ヘリウムは、MRI、核融合炉、リニアモーターカー、加速器におけるといった超電導磁石の冷却に利用されており、その特性解明はそのような冷却機器の性能向上に役立つ。また、2流体混合状態の物理現象の理解は、微粒子、噴霧、気泡といった分散相を含む２相流の理解にも資する。
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