| 研究課題/領域番号 |
22K20403
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
楠野 宏明 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (90966029)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 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 |
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 気泡 / 非ニュートン / 偏光計測 / 偏光 / 抗力 / 境界層 / 光弾性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，主応力差に比例する位相差と方位角を検出できる光弾性法より実験的に場を計測し，非ニュートン流体中を上昇する球形気泡の流動構造，特に境界層と後流の発達メカニズムを実験的に解明する．本研究の特徴は，数値解析検証を経て実験的に気泡近傍の位相差を計測する点，境界層および後流の発達メカニズムから順に非ニュートン流体効果を議論する点にある．
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では，主応力差に比例するであろう位相差と方位角を検出できる偏光計測により実験的に応力場を計測し，非ニュートン流体中を上昇する気泡の流動構造，特に境界層と後流の発達メカニズムから順に非ニュートン流体効果を議論する．
まず，偏光計測手法を用いたニュートン流体中気泡周りの応力計測結果の妥当性を詳細に検証した．数値解析と比較し，固体と異なる軸対称の再構成手法を用いることで平面応力の導出を行った．
また，気泡の上昇速度が著しく変化する粘弾性流体中の気泡周りのの偏光計測検証を行うために様々な粘弾性モデルを適用可能な数値解析コードを作成した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
流体の偏光計測手法によって応力積算値を可視化し，軸対称問題であればそれを再構成することで平面応力場を導出することができれば，様々な流体計測が可能になる．また，非ニュートン流体においても，流動構造の違いによって偏光計測のから予想される流動場が異なることから，様々な非ニュートン流体の流動特性の計測に利用できると考えられる．
気泡周りの流動構造を実験的に観測したことにより，その結果は気泡など多くの粘弾性流体特有の流動現象のメカニズム解明や数値解析の検証に用いることができると考えられる．
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