| 研究課題/領域番号 |
19H02069
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 大阪府立大学 |
|---|
研究代表者 |
須賀 一彦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60374089)
|
|---|
| 研究分担者 |
桑田 祐丞 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40772851)
金田 昌之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50346855)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
|
|---|
| キーワード | 乱流 / 多孔体 / 流動抵抗 / 計測実験 / 数値解析 / 境界層 / 多孔体界面 / ケルビン－ヘルムホルツ不安定 / 機能性構造 / 多孔質 / 透過率 / 流動計測 / ケルビンーヘルムホルツ不安定 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
多孔体のヘテロ構造により，飛躍的な抵抗低減機能を持った流動界面を創出し実証する．多孔体界面では大きな滑り速度が現れるが表層内速度分布の変曲点により，ケルビン・ヘルムホルツ(K-H)不安定波が発達し，早い乱流遷移で乱れも増大するが，K-H波の発達を抑えれば，流動抵抗はむしろ低下すると予想される．K-H波は多孔体の透過率等構造に影響を受けるので，構造をヘテロ化させることで，K-H波の消波効果を狙う．研究方法は多孔体構造を詳細に解像した直接数値解析により，ヘテロ性と消波効果に関する流動機構の力学的解明を行う．またヘテロ多孔体界面流動の詳細なPIV流動計測実験から数値解析で得られた効果を実証する．
|
| 研究成果の概要 |
多孔体の非均質構造による流動抵抗低減機能を持った流動界面を創出することを目的として，数値解析と計測実験の両面から研究を進め，以下の知見を得た．
１）部分的に多孔体界面を非透過にすると非透過部分でケルビン-ヘルムホルツ（KH）波は減衰し，全面透過性構造より流動抵抗は最大で11%程度減少することを確認した．２）乱れの抵抗が多孔体の表面構造に依存しない領域の存在を発見した．この表面構造に乱れ場が依存しにくい原因は，流路幅スケールを持つKH波の発達とその存在によることを確認した．３）KH波の発生を抑制することができる層状多孔体構造を発案し，実験においてその効果を確認した．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
多孔体界面乱流の流動計測実験と，それを補完する多孔体構造を詳細に解像した世界でこれまでに例を見ない複雑界面乱流の直接数値解析を行い，多孔体表面構造の非均質性とケルビン-ヘルムホルツ波の生成に関する力学的解明を進めたことの学術的意義は高いと考えている．同時に乱流流動抵抗を低減できる多孔体構造を考案し，試作して特許出願した．さらなる詳細検証が必要であるが，その有効性を評価確認したことの工学的意義も高いと考えている.
|
