| 研究課題/領域番号 |
19K04166
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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 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
木綿 隆弘 金沢大学, 機械工学系, 教授 (40225107)
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| 研究分担者 |
河野 孝昭 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (90630921)
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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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 長方形噴流 / テーパ短管 / 受動的制御 / プラズマアクチュエータ / 能動的制御 / 流体計測 / 数値流体解析 / 渦構造 / 流体工学 / 噴流 / 軸スイッチング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
長方形噴流は様々な機器に利用されるが、軸のスイッチング現象のために、噴流の断面形状は長軸と短軸が入れ替わり、三次元的に変形する。この原因は、ノズル角部から発生る渦糸の非一様曲率に伴う自己誘起速度の不均一性に起因する。本研究では、考案した２つのデバイス（テーパ短管とプラズマアクチュエータ）によって長方形ノズルの角部付近から発生する渦の強さを弱めて、下流域まで長方形噴流の形状が維持される高性能ノズルを開発する。
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| 研究成果の概要 |
長方形噴流は様々な機器に用いられているが、軸スイッチング現象のために、噴流断面形状は長軸と短軸が入れ替わり三次元的に変形する。この原因は、ノズル角部から発生する渦糸の非一様曲率に伴う自己誘起速度の不均一性に起因する。本研究では、「長方形ノズルに出口に設置したタブ、ノズル内部に設置した偏向板、ノズル四隅に設置したテーパ短管を用いた受動的制御による方法」と「長方形ノズル出口内壁に設置したプラズマアクチュエータを用いた能動的制御による方法」で長方形ノズルの各辺、角部付近から発生する渦をコントロールすることで、下流域まで長方形噴流の形状が維持されるアスペクト比２の長方形ノズルを開発することが出来た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は、長方形噴流に付加するデバイスによって、軸のスイッチング現象が起こらないため、例えば、エアコンなど冷却・加熱面への噴流において、無駄に空気量を増やすことなく予想通りの噴射領域を確保できることになり、省エネルギーになる。さらに、ノズルに出口に設置したタブ、ノズル内部に設置した偏向板、ノズル四隅に設置したテーパ短管を用いた受動的方法は外部からのエネルギーが必要ないため、既存のノズルに容易に設置可能である。また、長方形ノズル内壁に設置したプラズマアクチュエータを用いた能動的方法は、電源さえあれば、従来のスピーカなどによる強制加振制御方法よりも容易に噴流の拡散制御が可能と成り得る。
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