| 研究課題/領域番号 |
20H02068
|
|---|
| 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 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
後藤 晋 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (40321616)
|
|---|
| 研究分担者 |
犬伏 正信 東京理科大学, 理学部第一部応用数学科, 准教授 (20821698)
本告 遊太郎 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (20906911)
大槻 道夫 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (30456751)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
|
|---|
| キーワード | 乱流 / 乱流変調 / 秩序構造 / 数値シミュレーション / 室内実験 / 高分子 / 界面活性剤 / 混相流 / 制御 / 添加物 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
添加物（剛体あるいは弾性体粒子、高分子、界面活性剤等）による乱流の促進や抑制の仕組みを統一的に解明することを目的とする。着眼点は、乱流中に普遍的に存在する秩序構造の階層である。つまり、秩序構造を制御すれば乱流を制御できると考え、これを立証するための混相乱流の数値シミュレーションと室内実験を複数の異なる境界条件下で実行するとともに、粗視化分子動力学法により分子の添加が乱流の秩序構造に影響を与える仕組みも明らかにする。研究の最終目標は、添加物による乱流制御の明確な指針を示すとともに、得られた知見を基に添加物を含む乱流の連続体シミュレーションを可能とする理論体系を構築することである。
|
| 研究成果の概要 |
流れの状態は微量の添加物（粒子や高分子など）により大きな影響を受けることがある。この興味深い現象を抜本的に理解することを目的とした。まず、粒子添加による乱流低減に関して、多数の大規模数値シミュレーションを実行し、徹底的なデータ解析および理論解析により、その物理機構を明らかにし、低減が起きる条件や低減量を与える公式を導いた。また、高分子や界面活性剤の添加による乱流変調に関しては、数値シミュレーションおよび実験を並行して実行し、低減が起きる条件を明らかにした。さらに、分子の添加による乱流変調を抜本的に解明するためミクロシミュレーションを実行し、分子の統計性質に対する流れの影響を明らかにした。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
少量の添加物が流れの状態を劇的に変化させることは実験的には古くから知られていたが、その物理機構は未知のままであった。本研究により、とくに固体粒子の添加による乱流低減の物理機構が系統的に理解されたことの学術的意義は非常に大きい。また、高分子や界面活性剤の添加による乱流変調現象に関しては、完全な解明には至らなかったが、本研究で得られた知見は今後の学術研究の基盤を与える。なお、少量の添加物により流れの状態を変化させる技術は、広い応用が期待できる。したがって、本研究を通じて得られた知見は、例えば、流体輸送におけるエネルギー低減技術などへの展開が期待され、その社会的意義も大きい。
|
