| 研究課題/領域番号 |
20H02069
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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 | 山口大学 |
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研究代表者 |
望月 信介 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (70190957)
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| 研究分担者 |
鈴木 博貴 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (10626873)
亀田 孝嗣 近畿大学, 工学部, 教授 (70304491)
笹森 萌奈美 (伊藤 萌奈美 / 笹森萌奈美) 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究開発員 (80836065)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
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: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
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| キーワード | 壁面せん断応力 / 抵抗低減 / 直接測定 / リブレット / 境界層 / 炭酸ガス排出低減 / 摩擦抵抗低減 / 壁法則 / 直悦測定 / 流体摩擦抵抗低減 / 乱流境界層 / 乱流制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、学術的観点においては壁乱流の構造解明、工学的観点においては壁面せん断応力測定の高度化、実環境下における壁面摩擦抵抗低減にある。期待される成果は以下3点である。
1.圧力勾配下の境界層において、リブレットの摩擦抵抗低減率を2桁精度で確認できる壁面せん断応力直接測定装置の開発
2.圧力勾配下にある実条件下に設置されたリブレット面上において壁面せん断応力の計測を実施し、摩擦抵抗低減率の確認と普遍的壁法則を導出
3.乱流境界層の壁面せん断応力計測装置の精度向上と汎用化、実用的条件下におけるリブレットの摩擦抵抗低減率の高精度な評価および非滑面上の壁乱流における構造解明と普遍的壁法則の提案
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| 研究成果の概要 |
リブレットによる壁面摩擦抵抗低減を確証する定量的データ取得および壁法則の検証を行うための実験的研究を行った．リブレットの実用的高レイノルズ数における実験データ取得のため，微小ギャップ寸法を持ち、抵抗低減率確認に十分な精度を持つ壁面せん断応力直接測定装置を開発した．滑面およびリブレット面上に発達した乱流境界層において，局所摩擦抵抗係数と平均速度および乱れ強さ分布を計測した．リブレット面により摩擦抵抗低減が生じること，抵抗低減率を摩擦抵抗の直接測定により初めて確認できた．リブレット面上における対数速度分布成立が確認し，切片変化を速度分布と横流れの仮想原点とのズレにより理解できることを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
航空機における摩擦抵抗低減が実現できれば、石油燃料消費および炭酸ガス放出量の低減に大きく貢献する．リブレットはその最有力候補であるが，事業化するには設置方法の検討，実際の航空機における圧力勾配などの影響への対応と改良が必須となる。従来の研究において摩擦抵抗の低減は直接的ではなく，平均速度分布を利用するなどの非直接的な計測法により確認されている．非直接的な計測法は何らかの制約条件が付帯しており，圧力勾配や発達距離の影響などに対応できない．抵抗低減を確認できる精度で壁面摩擦抵抗の直接抵抗が可能となれば，前提条件を必要とせず，改良されたリブレットの性能評価が容易となり，研究開発が可能となる．
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