| 研究課題/領域番号 |
21H01540
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
林 昌奎 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70272515)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2021年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
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| キーワード | 回転円柱 / 流体力 / 運動量伝搬 / 回転比 / 付加質量 / 運動量の伝搬 / 表面祖度 / レイノルズ応力 / 流速勾配 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ドリルパイプのような流れ中において回転する円筒型線状構造物の挙動評価のために、流れ中で回転する円柱周辺の流れ場、並びに円柱から周辺流体への運動量の伝搬について調査する。研究は、円筒構造物の剛体模型及びフレキシブル模型を用いた水槽実験、並びに離散渦法などによる数値解析方法を用いて実施する。剛体模型を用いる実験からは回転による円柱に働く流体力及び周辺の流れ場の変化を計測し、流速の変化やレイノルズ応力などにより回転する円柱から周辺流体への運動量伝搬を評価する。フレキシブル模型を用いる実験からは回転による円筒型線状構造物の振動特性の変化を評価する。
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| 研究成果の概要 |
ドリルパイプのような流れ中において回転する円筒型線状構造物の挙動評価を行った。形状の異なる複数の剛体円柱を用いた水槽実験により、揚力・抗力の法線方向流体力、及び摩擦力の接線方向流体力、並びに円柱周辺の流れ場の詳細を調査し、（１）回転する円柱周りの流動及び流体力における円柱表面の粗度影響、（２）流れ中で回転する円柱周辺の流れ場、並びに周辺流体への運動量の伝搬、（３）流れ中で回転する円柱に働く流体力の特性を明らかにした。
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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、流れ中で回転する円柱に働く流体力、並びに回転する円柱が周りの流体場に与える影響について調査し、その特性を明らかにした。得られた主な成果として、円柱から流体場への運動量の伝搬は有限の範囲に限られ、その範囲は円柱の回転速度及び周りの流速に依存せず一定である。また、回転によって生ずる揚力も有限である。
このような現象は、学術的にこれまで殆ど知られておらず未知に近いものであった。今後このような現象のエネルギーや流体制御分野への応用が期待される。
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