| 研究課題/領域番号 |
21K03861
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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 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
稲澤 歩 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (70404936)
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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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 流れの制御 / 表面粗度 / 熱対流 / 流れの不安定性 / 空力音 / 熱流体 / 表面操作 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目標は，壁面の波打ちと温度分布の組み合わせによる表面パターンフォーシングによる流れ場の応答を解明するとともに，その性質を積極的に利用した新機軸の流れの制御法を実験的に実証することである．この制御法は，流路中に機械的・電気的なアクチュエータデバイスを必要としない特徴を持ち，マイクロスケールの微小流路に対しても適用できる．
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| 研究実績の概要 |
壁面形状工夫による熱輸送制御効果の定量評価に向けて，水平スロット内の自然対流を対象に，瞬時温度場の時系列計測実験を実施した．流れをできるだけ妨げないような微細メッシュに感温塗料（TSP）を塗布し，相関計算により熱によるメッシュの位置変化の影響を補正したところ，亜臨界レイリー数では定常理論解析と極めて良好に一致する温度分布が得られた．超臨界では，温度分布の非定常で変化する様子も捉えられた．この成果は国内会議で発表された．また，壁面形状が自然対流に及ぼす影響については，学術誌に投稿された．
乱流境界層中の段差や突起から生じる空力音について，特に，前縁角半径と突起の二次元性の影響に着目して実験的に調べた．基準となる二次元の直角前縁突起では，境界層厚程度以上になると前縁から大規模はく離が生じ，低周波数を中心とした広帯域の音が発生する．前縁に境界層厚の1/10以下のわずかな丸みを付けるとはく離は一気に小さくなり放射音は顕著に減少する．スパン方向に並ぶ三次元突起列の場合，突起形状が角柱では，スパン方向の角からスケールの小さな速度変動が生じ，高周波数音は増加する．これらの成果は国内会議および国際会議で発表された．
境界層不安定に対する三次元分布粗度の影響について，界面埋め込み法（IIM）を用いた直接数値シミュレーション（DNS）により調べた．二次元粗度の場合に比べエネルギー生成量が約半分程度に減少する一方，壁近くでの粘性散逸の大きさには違いが見られず，不安定TS波動の発達は滑面の場合とほとんど変わらない．また，滑面から粗面に変化する場合の影響残存距離は，二次元の場合の1/4程度と顕著に小さい．これらの知見は表面が滑面でない場合の正確な遷移予測に寄与する．成果は，国内学術誌への掲載が決定した．
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