| 研究課題/領域番号 |
20K04271
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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19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022)
大阪市立大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
脇本 辰郎 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (10254385)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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 | 抵抗低減 / 界面活性剤 / トムズ効果 / せん断誘起構造 / 蛍光 / ミセル / 蛍光測定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ある種の界面活性剤溶液の管内流では，抵抗が低減することが知られているが，その低減機構は十分には明らかにされていない．溶液が流動することによって，活性剤分子がより大きな構造体となり，これが乱れの発生を抑制するために抵抗が低減されると考えられているが，流動下におけるこの構造の検出が困難であるため実証されていない．本研究では，独自に開発した蛍光プローブ法により流動下における組織構造の形成／消失を検出するとともに，壁面付近の流れの流速を測定する．これにより，壁付近に形成される渦とSISの互いの時空間構造を明確にして，SISによる乱流抑制機構について考察する．
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| 研究成果の概要 |
管内を流れる水流に，ある種の界面活性剤を微量添加すると著しく抵抗が低減される．このような抵抗低減流れでは，溶液中で活性剤分子が集合してミセルを形成し，さらに管内に生じるせん断流れでミセルが結合して巨大なせん断誘起構造(Shear Induced Structure，以後SISと表記)を形成している．このSISが乱れの成長を抑制していると考えられている．
本研究では，溶液に微量添加した蛍光物質の蛍光強度からSISを局所で検出するとともに，レーザー流速計で速度を測定して，SISの形成と壁面の乱れ構造，および抵抗低減効果の発現との関係について考察した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
管内流にある種の界面活性剤を添加すると著しく抵抗が低減される．このような抵抗低減は，流動下で活性剤分子が集合し，巨大なせん断誘起構造(Shear Induced Structure，以後SISと表記)を形成するためであると考えられている．抵抗低減された流れでは乱れの成長が抑制されるが，SISがどこで，どのようなタイミングで生成・消滅し，乱れを抑制しているのかが不明であった．乱れの構造とSISの生成・消滅の関係を明らかにできれば，SISによる抵抗低減機構を明らかにできる学術的意義ある．また，より効果的な抵抗低減法を提案することが可能となり，省エネルギー社会の実現の一助となる社会的意義がある．
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