| 研究課題/領域番号 |
20K14975
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
拾井 隆道 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (60734233)
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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: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | PIV / 気液二相流 / 摩擦抵抗低減 / PTV / 3次元形状計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究ではライトフィールドカメラによる気泡流の3次元流場計測手法を開発し、サブミリサイズの気泡による抵抗低減現象の解明を目指す。マイクロレンズアレイを用いたライトフィールドカメラは単一カメラで空間の3次元輝度分布を取得可能なため、これを気泡流に適用することにより気泡形状及び気泡まわりの3次元流場の計測を可能とする。計測データから気泡形状及び気泡まわりの渦構造の可視化、圧力場の推定を行い気泡と乱流渦の相互干渉を明らかにすることにより、普遍的な気泡による抵抗低減メカニズムを見出す。本研究での成果によって抵抗低減効果の飛躍的な向上や数値モデルの高度化が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的はライトフィールドカメラによる気泡流の3次元流場計測手法（LF-PIV）を開発しサブミリ気泡まわりの渦構造を明らかにすることである。技術的な課題によりLF-PIVを実現できなかったため、検証用に開発した2次元PTV/シャドウグラフィシステムにより流路内の速度変化に対する気泡および周囲流場の計測を行った。その結果気泡による抵抗低減に寄与する壁乱流渦の抑制および等方性の乱流渦の発生は気泡径に依らず生じるが、大気泡は浮力により壁面近傍を高速で移流し渦を発生させ抵抗増加が生じることが分かった。これより気泡径の変化により気泡分布が変化し、摩擦抵抗が変化するという基本構造が明らかになった。
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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、気泡による摩擦抵抗変化の速度影響の基本構造が明らかになった。気泡による抵抗低減現象においては、実験装置による抵抗低減効果の違いを説明することが出来ていなかったが、本研究の成果により本現象の統一的解釈が進むものと考えられる。また、本成果はシミュレーションの高度化にも寄与し、本現象を利用した空気潤滑船の性能向上にも資するものである。
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