| 研究課題/領域番号 |
20K04346
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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20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
山縣 貴幸 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (50554284)
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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 |
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 遊星式攪拌 / 歳差回転流れ / モード分解 / 混合 / 歳差回転運動 / 慣性振動 / 混合・攪拌 / 動的モード分解 / 可視化計測 / POD |
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| 研究開始時の研究の概要 |
攪拌翼なしで容器の歳差回転運動のみで混合する遊星式攪拌について、自転・公転回転速度比、回転速度、容器角度、容器アスペクト比等の条件が混合性能に与える影響についてはわかっていない。本研究では、遊星式攪拌の混合性能の向上を目的として、容器内流れの数値解析データをもとに動的モード分解による振動モード解析を行い、歳差回転により誘起される流れの振動特性を明らかにする。また、実験及び数値解析による混合性能の評価を行い、振動モードとの関係および各種パラメータの影響について考察する。
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| 研究成果の概要 |
羽根なし遊星式攪拌における流れ場の慣性振動モードと混合性能との関係を調査した。流れ場および混合性能は気液二相流の流動解析を用い、容器の歳差運動の影響は遠心力とコリオリ力を基礎式に追加することで考慮した。解析結果の検証のため、ミー散乱法を用いた混合の可視化計測を行った。流動解析では実験と定性的に一致する混合パターンが再現され、容器角度の混合性能への影響が大きく、角度が小さく比較的に高い歳差率で混合が促進した。流れ場のモード分解より、混合性能が高い流れ場では液面近傍に特徴的な空間モードが存在し、そのモードは時間的な減衰が小さいことが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、羽根なし遊星式攪拌における流れ場の数値解析データに対する振動モード解析に加えて、混合性能の評価を行う事で、流れの慣性振動と混合との関係を明らかにした。その中で、従来の理論解析や数値解析結果に基づき遊星式攪拌の混合性能の予測や性能向上の検討が可能であることが示された。また、流れ場の振動モードと混合性能との間に強い関係性が示されたことから、混合性能の向上において流れ構造のモード分解は有効な手段であることが明らかとなった。
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