| 研究課題/領域番号 |
20K20541
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分23:建築学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
西嶋 一欽 京都大学, 防災研究所, 准教授 (80721969)
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| 研究分担者 |
飯田 琢也 大阪公立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10405350)
床波 志保 大阪公立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60535491)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 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 |
25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
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| キーワード | 風洞実験 / 乱流制御 / ナノ粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、接地境界層中に位置する建築物の空気力学的特性を解明するための風洞実験手法を革新する。特に本申請課題では、磁性ナノ粒子を混入させた液体を流路内に充填し、外部から磁性ナノ粒子を磁気駆動することで格段に高い自由度で乱流を制御する新たな手法のいしずえを構築する。新たな乱流制御手法の確立によって、既存の風洞実験では再現困難であった大きなスケールの乱れや高次の乱流統計量を模擬できれば、これまでは困難であった竜巻による飛散物の飛散、吹雪による吹き溜まりなどの風複合現象に対する風洞実験による模擬への道が拓かれる。
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| 研究成果の概要 |
本研究を通じて、（１）ミリメートルからサブマイクロメートルオーダーの磁性粒子を流体中に分散させ外部から磁場を加えることで、流体に局所的な流れを励起することが可能であることを示した。また、（２）光学的・非接触な方法で、流れ場を可視化するためのトレーサーと磁性粒子の運動を同時に計測するためのシステムを構築した。さらに、（３）核となるマイクロビーズ表面に磁性ナノ粒子を固定した「磁性ナノ粒子固定化ビーズ」の生成に成功し、（４）マイクロ流路に分散したこれらの磁性粒子に磁場をかけると、見かけの動粘性係数が変化することを確認するとともに、その特性を光圧下で調べた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的意義は、大気境界層中に位置する建築物の空気力学的特性を解明するための風洞実験手法を革新することである。新たな乱流制御手法の確立によって、既存の風洞実験では再現困難であった大きなスケールの乱れや高次の乱流統計量を模擬できれば、これまでは困難であった竜巻による飛散物の飛散、吹雪による吹き溜まりなどの風複合現象に対する風洞実験による模擬への道が拓かれることである。また、そのような複合現象を模擬できれば、強風に関連する災害の発生メカニズムの解明に貢献することができるなど、社会的意義も大きい。
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