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Modulation of turbulence by droplet coalescence

研究課題

研究課題/領域番号 20K22402
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

ロスティ マルコエドアルド  沖縄科学技術大学院大学, 複雑流体・流動ユニット, 准教授 (80876227)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードMultiphase flows / Turbulence / Drops and bubbles / Droplet-Laden flows / Numerical simulations / Droplets / Bubbles / Fluid dynamics
研究開始時の研究の概要

We will perform direct numerical simulations to understand the role of finite-size droplets coalescence on turbulent flows. To do so, we will use a volume of fluid method where the droplets coalescence can be controlled. To get a deeper understanding of how energy is redistributed in the flow, we will consider the governing equation for the energy spectrum and evaluate the contribution of each term at the different scales. By comparing the results obtained for cases with different coalescence efficiency, we will elucidate its role on the process.

研究成果の概要

層流および乱流条件下における液滴合体現象の効果について数値計算を用いた研究に取り組んでいる.層流条件下においては,キャリア流体が非ニュートン流体である場合における,液滴のレオロジーが合体現象に与える影響を研究している.二相関の粘度比、シアシニングとシアシックニング、弾性への影響に着目して検討を行なっている.乱流条件下では,一様等方性乱流,一様剪断乱流およびチャネル流における合体現象の影響を研究している.前者の二つの条件下では粘度比と弾性の影響について研究を行なっており,後者においては合体を阻止することによって合体現象の役割を特定し、この効果を許容した場合の結果と比較した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

We showed that droplets provide a spectral shortcut, subtracting energy from the large scales and re-introducing it at smaller scales, and coalescence changes the scale at which the energy is re-introduced. In wall-bounded flows, the effect of coalescence is stronger due to droplet migration.

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Finite-size evaporating droplets in weakly compressible homogeneous shear turbulence2022

    • 著者名/発表者名
      Scapin Nicolo、Dalla Barba Federico、Lupo Giandomenico、Rosti Marco Edoardo、Duwig Christophe、Brandt Luca
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 934

    • DOI

      10.1017/jfm.2021.1140

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Modulation of homogeneous and isotropic turbulence in emulsions2022

    • 著者名/発表者名
      Crialesi-Esposito Marco、Rosti Marco Edoardo、Chibbaro Sergio、Brandt Luca
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 940

    • DOI

      10.1017/jfm.2022.179

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] A fully Eulerian hybrid immersed boundary-phase field model for contact line dynamics on complex geometries2021

    • 著者名/発表者名
      Shahmardi Armin、Rosti Marco Edoardo、Tammisola Outi、Brandt Luca
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 443 ページ: 110468-110468

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2021.110468

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] The effect of droplet coalescence on drag in turbulent channel flows2021

    • 著者名/発表者名
      Cannon Ianto、Izbassarov Daulet、Tammisola Outi、Brandt Luca、Rosti Marco E.
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 33 号: 8 ページ: 085112-085112

    • DOI

      10.1063/5.0058632

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Shear-thinning and shear-thickening emulsions in shear flows2021

    • 著者名/発表者名
      Rosti Marco E.、Takagi Shu
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 33 号: 8 ページ: 083319-083319

    • DOI

      10.1063/5.0063180

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Droplets in shear flows2021

    • 著者名/発表者名
      Marco Rosti
    • 学会等名
      BICTAM-CISM Symposium on Dispersed Multiphase Flows
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Coalescence reduces drag in turbulent bubbly channel flows2021

    • 著者名/発表者名
      Ianto Cannon
    • 学会等名
      EUROMECH Colloquium 621
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Droplets in shear flows2021

    • 著者名/発表者名
      Marco Rosti
    • 学会等名
      ICTAM 2020+1
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Coalescence and drag in bubbly channel flows2021

    • 著者名/発表者名
      Ianto Cannon
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Japanese Society of Fluid Mechanics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Direct numerical simulations of surfactants in bubbly tri-periodic turbulent flows2021

    • 著者名/発表者名
      Ianto Cannon
    • 学会等名
      APS - DFD meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Droplet breakup limits in simple shear flows2021

    • 著者名/発表者名
      Mohamed Abdelgawad
    • 学会等名
      ESCHM-ISCH-ISB 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Droplet coalescence in turbulent channel flows2020

    • 著者名/発表者名
      Ianto Cannon; Marco E. Rosti
    • 学会等名
      34th Computational Fluid Dynamics Symposium of Japan Society of Fluid Mechanics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-09-29   更新日: 2023-01-30  

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