| 研究課題/領域番号 |
21K03858
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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 | 広島大学 |
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研究代表者 |
尾形 陽一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (10323792)
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| 研究分担者 |
西田 恵哉 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 名誉教授 (90156076)
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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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 脈動流 / 気液界面 / 数値シミュレーション / 液滴 / 気液二相流 / 流体不安定性 / 微粒化 / モデリング / エンジン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
自動車エンジン内の吸排気系や原子炉等の管内を流れる，液膜と気流との相互作用で生じる飛散液滴群は液滴のサイズ・質量分布の範囲が幅広く，計算格子サイズより小さい微小粒径群を統計的な評価に基づいて適切にモデル化した液相・気相の相互解析が必要となる．
本研究では基本形状の直管・曲り管における気液界面挙動を，多数の実験結果から時間・空間変動を考慮した評価を行い，時間変動・形状もより複雑な実機エンジンの実用的・高精度シミュレーションの実現を目指した数値モデル構築を行う．
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| 研究成果の概要 |
直管内定常・脈動気流中の薄液膜から生じる飛散液滴発生条件を基に，曲管の液滴飛散・分裂計測を行った．曲り流入部で局所的な気相加速領域では大振幅の波が生成され，直管で飛散が生じない気相流速においても大サイズ・短い分裂時間での飛散が生じる一方，曲り部の気相が減速する剥離領域では飛散も生じず，直管での飛散分裂条件が曲管内で局所的に適用可能であることが分かった．脈動流下では気相流速が定常流の分裂発生流速より速い時間帯に分裂が生じるが，周波数増加に伴い液滴径・微小粒径割合が各々若干増加・減少が見られ，脈動周期時間と流体力学的分裂時間の大小，時間平均流速の飛散挙動への相関を見出した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでの直管での気液界面飛散分裂研究と併せて，本研究で得られた直管・曲管での気流・液膜における飛散分裂の発生機構，液膜分裂時間などの統計評価データ，および脈動流条件での気相速度振幅・時間平均流速・脈動周期・管形状が液滴群の飛散分裂挙動に及ぼす影響のメカニズムは，今後実機での吸排気系における高温気流中の蒸発の影響，近年研究が発展しているCFDへのデータ同化にも応用が期待出来る．
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