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風洞実験による壁乱流中の大規模構造の発生・維持機構の解明と新規抵抗低減手法の探索

研究課題

研究課題/領域番号 18K13683
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

岩野 耕治  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20750285)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード乱流境界層 / 大規模構造 / バースト現象 / 抵抗低減 / 壁乱流 / 風洞実験
研究成果の概要

本研究では,乱流境界層内に存在する大規模構造の発生・維持機構を明らかにすることを目的に,風洞実験においてプラズマアクチュエータを用いて境界層内に人工的な大規模構造を導入した.バッファ領域の速度変動と対数領域の速度変動を,多点熱線流速計を用いて同時に計測した.その結果,バッファ領域のバースト発生周波数は,大規模構造の持つ局所的な摩擦速度を用いて整理されることが分かった.このことは,壁近くの小規模渦は大規模構造から一方向的な影響を受けること,また,大規模構造は小規模渦とは無関係に維持されている可能性が高いことを示唆する.

研究成果の学術的意義や社会的意義

壁乱流の構造を理解し制御することは,工学の様々な分野において重要である.本研究では,壁面摩擦の大部分を生み出す壁近傍の小規模渦は,境界層内に存在する大規模構造の影響を一方向的に受けており,大規模構造は小規模渦の存在に頼らず維持されている可能性が高いことが明らかとなった.これは大規模渦を制御することにより,壁面摩擦を低減させることができる可能性を示唆するものであり,工学的に重要な知見である.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of large-scale structures on bursting phenomenon in turbulent boundary layer2021

    • 著者名/発表者名
      Xiaonan Chen, Koji Iwano, Yasuhiko Sakai, Yasumasa Ito
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Fluid Flow

      巻: 89 ページ: 108811-108811

    • DOI

      10.1016/j.ijheatfluidflow.2021.108811

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 乱流混合層中の大規模構造が乱流プラントル数に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      高牟礼 光太郎, 酒井 康彦, 伊藤 靖仁, 岩野 耕治
    • 雑誌名

      可視化情報学会論文集

      巻: 39 号: 4 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3154/tvsj.39.1

    • NAID

      130007623168

    • ISSN
      1346-5260
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional visualization of destruction events of turbulent momentum transfer in a plane jet2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Mamoru、Iwano Koji、Sakai Yasuhiko、Ito Yasumasa
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 31 号: 10 ページ: 105114-105114

    • DOI

      10.1063/1.5122219

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 光ファイバLIF法による高空間分解能・高SN比濃度計測2019

    • 著者名/発表者名
      岩野 耕治, 鈴木, 航司, 酒井 康彦, 伊藤 靖仁
    • 雑誌名

      可視化情報学会論文集

      巻: 39 号: 6 ページ: 28-34

    • DOI

      10.3154/tvsj.39.28

    • NAID

      130007670508

    • ISSN
      1346-5260
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental investigation on destruction of Reynolds stress in a plane jet2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Mamoru、Iwano Koji、Sakai Yasuhiko、Ito Yasumasa
    • 雑誌名

      Experiments in Fluids

      巻: 60 号: 3 ページ: 46-46

    • DOI

      10.1007/s00348-019-2691-8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] クロスウェーブレットを用いた二次元乱流噴流中のレイノルズ応力輸送機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      岩野 耕治, 高橋 護, 酒井 康彦, 伊藤 靖仁
    • 雑誌名

      可視化情報学会論文集

      巻: 38 号: 9 ページ: 26-35

    • DOI

      10.3154/tvsj.38.26

    • NAID

      130007473164

    • ISSN
      1346-5260
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] プラズマアクチュエータを用いた乱流境界層内における人工大規模構造の生成2020

    • 著者名/発表者名
      山口 晃平,岩野 耕治,陳 暁楠,酒井 康彦,伊藤 靖仁
    • 学会等名
      日本機械学会2020年年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 乱流境界層における大規模構造間の剪断層がバースト現象に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      陳 暁楠,岩野 耕治,酒井 康彦,伊藤 靖仁
    • 学会等名
      日本機械学会第98期流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 大規模人工渦の導入による乱流境界層の壁近傍構造変化に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      山口 晃平,岩野 耕治,陳 暁楠,酒井 康彦,伊藤 靖仁
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部 第70期講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 二次元壁面噴流における乱流統計量の初期条件依存性に関する実験的研究2020

    • 著者名/発表者名
      中野功詞, 岩野耕治, 酒井康彦, 伊藤靖仁
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部 第69期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 乱流境界層内大規模構造がバースト現象の分布に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      陳 暁楠, 岩野 耕治, 酒井 康彦, 伊藤 靖仁
    • 学会等名
      第47回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 乱流境界層内のSuperstructure がバースト現象に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      陳 暁楠, 岩野 耕治, 酒井 康彦, 伊藤 靖仁
    • 学会等名
      日本機械学会 東海支部第68 期総会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 乱流境界層内の大規模構造とバースト現象の関係2018

    • 著者名/発表者名
      陳 暁楠, 岩野 耕治, 酒井 康彦, 伊藤 靖仁
    • 学会等名
      日本機械学会 第96期 流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical Visualization of Reynolds Stress Destruction in a Plane Jet2018

    • 著者名/発表者名
      Mamoru Takahashi, Koji Iwano, Yasuhiko Sakai, Yasumasa Ito
    • 学会等名
      15th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 熱線センサ2020

    • 発明者名
      酒井康彦, 岩野耕治,秦誠一 他3名
    • 権利者名
      国立大学法人名 古屋大学 他1 名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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