| 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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| 研究成果の概要 |
初年度に蛍光試料の調査と選定を行った．新規購入の赤色レーザーと現有のパルス発光緑色レーザーに吸収波長帯が適合した数種類の蛍光試料と光学フィルターを選定し，濃度と蛍光強度の関係を検定実験で調べた．緑色レーザーの故障のため第二年度は実験準備に留まったが，最終年度に，層流と乱流の場合について通常噴流の界面検出実験を行った．噴流と周囲流体に異なる蛍光染料を混ぜ，高速度カメラで各染料からの蛍光を撮影した．代用した緑色レーザーの光強度が劣るため，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，比較対象となる環状噴流の可視化実験を行い，その結果を講演発表した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
スカラ場の濃度がゼロとなる境界で噴流の乱流域と非乱流域の界面を近似するという考え方は単純であり，過去に多く採用されている．しかし，ゼロへと漸近していく濃度場から濃度ゼロの境界線を取り出すことは困難であることから，実際にはしきい値が設けられ，それが曖昧さの要因となる．本研究手法では，噴流と周囲流体に発色が異なる二種類の蛍光染料を混入し，両染料からの蛍光画像を重ねることで，しきい値を設けなくとも両者の境界がより鮮明に得られることが期待できる．さらに，速度情報を同時取得する2色PLIF/PIV計測システムへの拡張も可能である．界面と速度場を同時計測した研究は世界的にも見当たらず，学術的意義は大きい．
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