| 研究課題/領域番号 |
19K14899
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 (2021)
国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2019-2020) |
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研究代表者 |
市川 賀康 東京理科大学, 工学部機械工学科, 助教 (00825060)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 壁面摩擦力 / 非点収差PTV / オイルフィルム / 壁面せん断応力 / 3次元3成分流速計測 / 壁面近傍流動 / 3次元流速計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，大小様々なスケールの流れ場における壁面近傍の微細な流動形態に着目し，3次元3成分流速計測手法に基づく壁面せん断応力分布のセンシング手法を駆使して，壁面摩擦力を分布として高精度に定量化可能な手法を提案する．また，提案した手法による壁面摩擦力の詳細な分布計測を通じて，摩擦力の分布とレイノルズ数の関係を明らかにして定式化し，壁面近傍における流動構造のより正確な理解や予測に貢献する．
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| 研究成果の概要 |
非点収差PTV(APTV)と呼ばれる単視野3次元3成分流速計測手法を駆使し，矩形管流路底面に塗布された油膜内部の流動計測による壁面摩擦力の定量化手法を考案した．本研究では，気流のRe数を広く変化させながら，気流のせん断によって誘起される油膜内部の3次元流速分布を取得し，高精度に壁面摩擦力が定量化できることを従来手法との比較により示すことができた．
これに付随し，APTVにおける粒子像と奥行位置の校正に関してニューラルネットワークによる方法を導入し，流路内における粒子位置決定のばらつきを，従来手法と比較して低減することに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
画像計測に基づく流速計測手法に機械学習の要素を取り入れた高度化に取り組み，それが油膜のような高粘度液体内部の流速計測に有効であることを示した．また，ピトー管や熱線流速計などの大がかりな装置を用いて計測していた流動の壁面摩擦力を，光学的な計測手法を用いて，微小な領域における3次元的な流速分布を算出するだけで高精度に定量化できることを示すことができた．そのため，本研究は流体計測手法とその発展に大きく寄与するものであるといえる．
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