| 研究課題/領域番号 |
21K03850
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
角田 博之 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (10207433)
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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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021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 | 乱流 / 噴流 / 対向噴流 / よどみ点 / 乱流界面 / パッシブスカラ / PLIF / 物質拡散 / 高ペクレ数 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
噴流が一様流に対向衝突する流れ（対向噴流）は下流域によどみ点が存在し，またその付近が乱流（噴流）と非乱流（一様流）の界面になるという興味深い物理的特徴をもつ．よどみ点流れを含む流れの幾何的構造や乱流界面は運動量や物質の乱流輸送に大きな影響を与えることが知られている．そこで，本研究では，2種類の蛍光物質の濃度場と速度場を同時計測できる2色PLIF/PIVシステムを開発することで，流れの幾何構造の識別と物質境界の同時検出を行うことを目指す．これにより，物質境界と乱流／非乱流界面との関係を調べ，高ペクレ数スカラ物質の混合過程に及ぼす流れの幾何構造の影響を明らかにする．
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| 研究実績の概要 |
噴流と一様流が対向衝突する流れは下流域によどみ点を形成し，その付近が乱流（噴流）と非乱流（一様流）の界面になるという興味深い物理的特徴をもつ．本研究では，2種類の蛍光物質の濃度場と速度場を同時計測できる2色PLIF/PIVシステムを開発することで，流れの幾何構造の識別と物質境界の同時検出を行うことを目指す．これにより，物質境界と乱流／非乱流界面との関係を調べ，高ペクレ数スカラ物質の混合過程に及ぼす流れの幾何構造の影響を明らかにすることを研究目的とする．
初年度に赤色レーザー（波長638nm）を新規購入し，現有の高強度パルス発光緑色レーザー（波長532nm）を加えた2種類のレーザーの波長に吸収波長帯が適合し，蛍光波長帯が十分に分離した数種類の蛍光試料と光学フィルターの組み合わせを選定し，濃度と蛍光強度の関係を検定実験で調べた．第二年度の研究では，通常噴流場の乱流／非乱流界面を調べる予定であったが，予期しない緑色レーザーの故障のために，実験準備だけに留まった．故障したレーザーは修理不可となったことから，最終年度の研究では，光強度が劣る連続発光緑色レーザーを用いて，通常噴流の乱流／非乱流界面の検出実験を行うことに計画変更した．層流噴流と乱流噴流のそれぞれの場合について界面検出実験を行った．噴流流体と周囲流体に異なる蛍光染料を混入させ，二台のレーザーシート光を対向照射し，二台の高速度カメラを対向設置して各染料からの蛍光を撮影した．緑色レーザーの光強度が劣るため，噴流と周囲流体の蛍光画像のコントラストが不十分であったが，層流噴流の界面検出は成功した．また，修理依頼期間中に本研究課題の考察において比較対象となる円柱後流場と噴流場の可視化実験を行い，その結果を学術講演会で発表した．期間終了後も研究を継続し，乱流噴流の界面検出の再実験を行うとともに，対向噴流への適用を目指していきたい．
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