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界面活性剤が気泡流の巨視的構造に与える影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21360079
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東京大学

研究代表者

高木 周  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30272371)

研究分担者 榊原 潤  筑波大学, システム情報工学科, 准教授 (10292533)
小笠原 紀行  大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (00552184)
研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
2011年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2010年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2009年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
キーワード流体工学 / 混相流 / 乱流 / 気泡 / 界面活性剤 / マルチスケール / SSPIV / 実験計測 / 実験 / 気泡クラスター
研究概要

垂直チャネル内上昇気泡流の3次元計測をスキャニングステレオPIVにより行うため,主流方向(x方向) 30mm,壁面垂直方向(y方向) 40mm,スパン方向(z方向) 20mmの計測領域を,ガルバノミラーを用いてレーザシートをz方向に走査し, x方向約0. 5mm, y方向0. 50m, z方向約1mmの空間分解能で約10万の速度ベクトルを取得し,流動構造の時間変化を約30Hzで捉えられる3次元計測系を構築した.この計測系で単相乱流場の計測を行い,従来の結果(実験および数値計算)と良好な一致を得た。さらに,この計測システムを利用して,数十個程度の気泡が集積した気泡クラスターが壁面近傍を上昇していく状態で速度場の計測を行い,これまでLDVの計測によってのみ,得られてきた気泡流乱流状態におけるレイノルズ応力の大幅な減少を計測することに成功した。また, PIV計測の特性を活かし,気泡クラスターの影響によりチャネル中央部の乱流構造が変化する様子を可視化することに成功した。

報告書

(4件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011 2009

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Surfactant effect on themultiscale structure of bubbly flows2012

    • 著者名/発表者名
      Shu Takagi
    • 雑誌名

      Multiscale Mathematics : Hierarchy of collective phenomena and interrelations between hierarchical structures

      巻: 39 ページ: 32-45

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Surfactant effect on the multiscale structure of bubbly flows2012

    • 著者名/発表者名
      Shu Takagi
    • 雑誌名

      Multiscale Mathematics : Hierarchy of collective phenomena and interrelations between hierarchical structures

      巻: Vol.39 ページ: 32-45

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スキャニングPIVを用いた垂直チャネル内上昇気泡流の3次元速度場計測2011

    • 著者名/発表者名
      伊達正修, 小笠原紀行, 高木周, 松本洋一郎
    • 雑誌名

      可視化情報学会誌

      巻: 31号, Suppl. 1 ページ: 311-312

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Surafactant effect on bubble motionand bubbly flows2011

    • 著者名/発表者名
      Takagi S. and Matsumoto Y.
    • 雑誌名

      Annual Review of Fluid Mechanics

      巻: Vol.43 ページ: 513-536

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Surfactant effect on bubble motion and bubbly flows2011

    • 著者名/発表者名
      Takagi S., Matsumoto Y.
    • 雑誌名

      Annual Review of Fluid Mechanics

      巻: 43 ページ: 515-536

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surfactant effect on the bubble motions and bubbly flows tructures in a vertical channel2009

    • 著者名/発表者名
      Takagi, S., Ogasawara, T., Fukuta, M. and Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: Vol.41 ページ: 65003-65003

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Surfactant effect on the bubble motions and bubbly flow structures in a vertical channel2009

    • 著者名/発表者名
      Takagi, S., Ogasawara, T., Fukuta, M., Matsumoto
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research 41

    • NAID

      10028205318

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Surfactant effect on the multiscale structure of bubbly flows, Multiscale Matehmatics2011

    • 著者名/発表者名
      Shu Takagi
    • 学会等名
      Hierarchy of Collective Phenomena and Interrelation between Hierachical Structures
    • 発表場所
      Ito Campus, Kyushu University, Fukuoka
    • 年月日
      2011-12-09
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Surfactant effect on the multiscale structure of bubbly flows2011

    • 著者名/発表者名
      Shu Takagi
    • 学会等名
      Multiscale Mathematics : Hierarchy of Collective Phenomena and Interrelations between Herarchical Structures
    • 発表場所
      Ito Campus, Kyushu University(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スキャニングPIVを用いた垂直チャネル内上昇気泡流の3次元速度場計測2011

    • 著者名/発表者名
      伊達正修,小笠原紀行,高木周,松本洋一郎
    • 学会等名
      可視化情報シンポジウム2011
    • 発表場所
      工学院大学,東京
    • 年月日
      2011-07-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-02-02  

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