| 研究課題/領域番号 |
20H02065
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
玉野 真司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40345947)
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| 研究分担者 |
森西 洋平 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40222351)
山田 格 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40772067)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
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| キーワード | 乱流境界層 / 界面活性剤 / 抵抗低減 / 最大抵抗低減 / 再層流化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ニュートン流体（水）および非ニュートン流体（界面活性剤水溶液）を平板上乱流境界層流れに壁面高速注入することで「流れの完全再層流化」を図る。実験においては、溶液の高速注入が可能な注入機構を構築し、可視化観察、LDV計測、および（ステレオ）PIV計測を実施する。数値計算においては、溶液の高速注入に対応した流入境界条件および界面活性剤水溶液のレオロジー特性を忠実に再現したDNSを実行する。「溶液の壁面高速注入による完全再層流化の効果」と「粘弾性流体の持つ抵抗低減効果」の類似性に着目しつつ、実験と計算の両面から「最大抵抗低減流れ」生成・維持機構」を解明する。
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| 研究成果の概要 |
ニュートン流体（水）および非ニュートン流体（界面活性剤水溶液）を平板上乱流境界層流れに壁面高速注入（主流の数倍程度大きい速度で壁面に沿って注入）することで「流れの完全再層流化」の可能性を調査した。実験においては、溶液の高速注入が可能な注入機構を構築し、可視化観察、およびPIV計測を実施した。数値計算においては、溶液の高速注入に対応した流入境界条件および界面活性剤水溶液のレオロジー特性を再現したDNSを実施した。実験および数値計算の両面から、高速注入の効果と粘弾性効果の複合効果が明らかにされた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
界面活性剤や高分子等の粘弾性流体の抵抗低減流れはニュートン流体の壁乱流とは乱流構造や乱流統計量が全く異なり、流体力学分野における未解明現象の一つであり、そのメカニズムを解明することの学術的意義は高い。また、粘弾性流体の抵抗低減流れは著しい流動摩擦低減を引き起こすことから、省エネ技術としても注目されており、カーボンニュートラル社会を目指す我が国において本研究課題を推進することの社会的意義は大きい。
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