| 研究課題/領域番号 |
20K04236
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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18040:機械要素およびトライボロジー関連
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| 研究機関 | 東京海洋大学 |
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研究代表者 |
田中 健太郎 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (60359693)
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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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 流体潤滑 / 表面張力振動 / 液体架橋破断 / 粒子法 / 表面張力 / 微小液滴 / 数値流体 / 枯渇潤滑 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
粒子法を用いて流体潤滑向けの数値シミュレータを開発を行う。従来の手法では難しかった、枯渇潤滑など気液界面の大変形が重要な寄与をもたらす問題をもシミュレーションの対象する手法である。
流体潤滑特有の狭い隙間と広い潤滑面を有する、つまり計算負荷が非常に大きい計算対象への適用を目指して大規模並列計算環境で実行可能な数値シミュレータを開発する。
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| 研究成果の概要 |
気液界面の大変形を含む激しい流動を無理なく数値解析できるとされる粒子法を用いて，流体潤滑解析を行うことを目的とした．新規に表面張力の計算方法を提案し，理論・実験との比較により，その作用を検証した計算コードを開発した．これを用いて流体潤滑解析を行い，従来の実験結果，数値解析結果と同じ結果が得られることを確認した．さらに，従来に方法では解析することがむずかしかった入口側油膜が油で満たされていない場合の解析を行って，その油膜形状が油膜圧力分布へ影響を及ぼすことがあることを確認することができた．また実験では観測が難しい油膜内の流動構造を可視化した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発をした粒子法に基づく流体潤滑解析のための計算手法は，従来の方法では難しかった入口側が油で満たされていない場合の解析を可能とした．これは撹拌抵抗の低減や省資源を意図して行われつつある貧潤滑条件下での運転にとって，重要な解析手段が得られたことを意味する．また新規に開発した表面張力の計算方法は，流体潤滑に限らず，液滴や濡れ，気泡の計算にも応用可能である．液滴の表面張力振動を対象にした計算モデルの検証方法は，粒子法に限らず，表面張力計算を行う全ての数値計算手法の検証の対象となりうる．
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