| 研究課題/領域番号 |
19K04164
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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 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
三神 史彦 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (40272348)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021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)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 流体力学 / 粘弾性流体 / 型変化 / 数値シミュレーション / 可視化 / 粘弾性マッハ数 / デボラ数 / 抗力 / Green関数 / 複屈折 / PIV / PIV計測 / せん断波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，粘弾性流体の流れを支配する偏微分方程式に関する理論と，可視化した流れの画像から得られる速度場と応力分布の情報を用いることで，偏微分方程式の型変化が流れ場や物体が受ける力に与える影響を明らかにする．いくつかの興味ある物体まわりの粘弾性流体の流れの問題に着目して，レオロジーや非ニュートン流体力学では取り上げてこなかった支配方程式の型変化という視点から新しい解釈を付け加えることを目指す．
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| 研究成果の概要 |
一様流中に置かれた物体からは，せん断波と呼ばれる渦度の波が発生する．波の拡がる半径は粘弾性マッハ数のみに依存し，支配方程式の型を決める．一方，半径方向の渦度分布はデボラ数のみによって決まり．渦度の輸送は，デボラ数が比較的小さいときは拡散型，デボラ数が比較的大きいときは波動型となり，物体まわりの流れは支配方程式の型変化だけでなく，デボラ数の影響も受けることを明らかにした．また，デボラ数がかなり大きい場合は，流体中の張力の振る舞いが重要な役割を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 |
Josephら（1985）が提唱した物体まわりの粘弾性流体の流れの空気力学的描像では粘弾性マッハ数のみがパラメータに使われているのに対して，本研究で提唱するモデルでは，粘弾性マッハ数とデボラ数の２つのパラメータを使用しており，実際の流れ場をより的確に表すことができる．デボラ数がかなり大きい流れでは，張力が流体に貼り付いて運動する様子が見られたことから，磁気流体力学的な描像も重要になってくることが示唆される．
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