| 研究課題/領域番号 |
22K03937
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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 | 公益財団法人名古屋産業科学研究所 |
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研究代表者 |
酒井 康彦 公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (20162274)
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| 研究分担者 |
久保 貴 名城大学, 理工学部, 教授 (20372534)
岩野 耕治 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (20750285)
伊藤 靖仁 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40346078)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022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 | 乱流拡散 / 乱流／非乱流界面 / 高シュミット数スカラ / スカラ散逸機構 / 化学反応現象 / 高シュミット数分子混合モデル / 光ファイバ計測技術 / 乱流/非乱流界面層 / ラグランジュ粒子法 / 乱流／非乱流界面層 / 高シュミット数スカラ分子混合モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，乱流／非乱流界面近傍での高シュミット数スカラ量（本研究では具体的なスカラ量として液相中の物質濃度を扱う）の散逸機構と化学反応現象を実験と数値計算により解明し,その結果に基づき，乱流／非乱流界面を含む複雑乱流場に対応できる簡易で汎用性のある確率密度関数法(PDF法:Probability Density Function Method)用のスカラ分子混合モデルを発展させることを目的とする．実験では，申請者らが独自で開発した世界最高分解能の光ファイバ型濃度計測プローブを使用する．また，数値計算ではラグランジュ粒子法や直接数値シミュレーション法によりスカラ分子混合モデルの高精度化を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，乱流／非乱流界面近傍における高シュミット数物質拡散の機構を，高分解能光ファイバ型濃度計測による実験と直接数値計算により解明した．軸対称乱流噴流の実験により、界面での濃度変化幅がバチェラースケールで尺度化される厚さを持つことを明らかにした．また，濃度の空間勾配の大きさ（スカラ散逸率の平方根に比例）は，乱流／非乱流界面からバチェラースケール程度離れた位置で最大となること、さらに、濃度の変動の強さは，乱流／非乱流界面から少し離れた位置で最も大きくなり，乱流内部ほど（界面から離れるほど）小さくなることがわかった。一方、直接数値計算からは、非一様減衰乱流においても粘性対流領域の存在を確認した
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，高シュミット数乱流におけるスカラ散逸構造を界面近傍まで詳細に捉え，従来未解明であった微細混合機構を明らかにした．これにより，乱流混合モデルの高精度化に資するとともに，高粘度流体中での化学反応や環境中の物質輸送の予測精度向上など，化学工業・環境工学分野への応用が期待される．
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