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液体金属MHD発電機内乱流の再層流化現象と渦電流による壁面ジェット流の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23560209
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

小林 宏充  慶應義塾大学, 法学部, 教授 (60317336)

連携研究者 杉本 憲彦  慶應義塾大学, 法学部, 専任講師 (10402538)
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2011年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード数値流体力学 / 乱流 / 電磁流体 / LES / 渦電流 / 壁面ジェット流
研究概要

流れ方向に有限長さの磁石が作り出す磁束密度の流れ方向変化により、発電領域の上流と下流では渦電流が発生する。その渦電流によるローレンツ力により磁場と垂直な平面内で速度分布はM字形に歪められ、側壁ジェット流を形成する。ラージエディシミュレーション(LES)により、低磁束密度では流れ方向に伸長した発電機内の乱流構造は抑制され、さらに磁場を増加させ発電領域でレイノルズせん断応力がゼロになるまで乱流が抑制される条件では、乱流構造は磁場の方向に揃い、カルマン渦のように繰り返し下流へ流される。さらに磁場を増加させると側壁ジェットの局所摩擦レイノルズ数が増加し、側壁ジェット流が乱流遷移することが分かった。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (28件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Turbulent duct flows in a liquid metal magnetohydrodynamic power generator2012

    • 著者名/発表者名
      H.Kobayashi, H.Shionoya, Y.Okuno
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 713 ページ: 243-270

    • DOI

      10.1017/jfm.2012.456

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Performance of a Liquid Metal MHD Power Generation System for Various External Forces2014

    • 著者名/発表者名
      Liancheng Hu, Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      12th International Energy Conversion Engineering Conference (IECEC 2014)
    • 発表場所
      Cleveland Convention Center,クリーブランド,アメリカ
    • 年月日
      2014-07-28
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Response Analyses of a Liquid Metal MHD Generator2013

    • 著者名/発表者名
      胡蓮成,小林宏充,奥野喜裕
    • 学会等名
      電気学会新エネルギー・環境研究会
    • 発表場所
      まちなかキャンパス長岡,新潟
    • 年月日
      2013-09-26
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Performance of Liquid Metal MHD Generator for Various Working Fluids2013

    • 著者名/発表者名
      Liancheng Hu, Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      The International Conference on Electrical Engineering (ICEE 2013)
    • 発表場所
      Xiamen International Seaside Hotel,アモイ,中国
    • 年月日
      2013-07-16
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] MHD Turbulent Duct Flows in a Liquid-Metal MHD Power Generator2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      The V International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering (COUPLED 2013)
    • 発表場所
      Palau de Congressos d'Eivissa,イビザ,スペイン
    • 年月日
      2013-06-17
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Liquid metal turbulent duct flows in a magnetohydrodynamic power generator2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences (ICCES'13)
    • 発表場所
      Bellevue Hilton Hotel,シアトル,アメリカ
    • 年月日
      2013-05-25
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 液体金属MHD発電機における作動流体の影響2013

    • 著者名/発表者名
      胡蓮成,小林宏充,奥野喜裕
    • 学会等名
      平成25年電気学会全国大会
    • 発表場所
      名古屋大学,愛知県
    • 年月日
      2013-03-20
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 非一様磁場が印可されたMHDダクト流れにおける乱流現象2013

    • 著者名/発表者名
      小林宏充,胡蓮成,奥野喜裕
    • 学会等名
      第28回生研TSFDシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学,東京都
    • 年月日
      2013-03-08
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Turbulent transfer and secondary flow patterns in transitional MHD duct flows under the nonuniform magnetic field2012

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      65th Annual Meeting of Division of Fluid Dynamics of The American Physical Society
    • 発表場所
      San Diego Convention Center,アメリカ
    • 年月日
      2012-11-20
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Large eddy simulation of turbulent transfer in MHD duct flows with strong sidewall jets2012

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Turbulence, heat and mass transfer (THMT2012)
    • 発表場所
      University of Palermo,イタリア
    • 年月日
      2012-09-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 液体金属MHD発電機における乱流現象と発電特性に関するLES2012

    • 著者名/発表者名
      小林宏充,奥野喜裕
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢大学,石川県
    • 年月日
      2012-09-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 液体金属MHD発電機の発電性能と乱流現象に関する数値計算2012

    • 著者名/発表者名
      小林宏充,奥野喜裕
    • 学会等名
      電気学会新エネルギー・環境研究会
    • 発表場所
      東京工業大学,神奈川県
    • 年月日
      2012-09-06
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] MHD turbulent duct flows under the non-uniform magnetic field2012

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      The 10th WORLD CONGRESS ON COMPUTATIONAL MECHANICS (WCCM 2012)
    • 発表場所
      Hotel Transamerica,ブラジル
    • 年月日
      2012-07-10
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Large eddy simulation of turbulent duct flows in a liquid metal MHD generator with non-uniform magnetic field2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Hiroki Shionoya, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      7th International Conference on Turbulence Shear Flow Phenomena
    • 発表場所
      Ottawa Convention Centre,オタワ
    • 年月日
      2011-07-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Influence of non-uniform magnetic flux density on turbulent MHD flows in liquid metal MHD power generator2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Hiroki Shionoya, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      42nd AIAA PDL Conference in conjunction with 18th International Conference on MHD Energy Conversion
    • 発表場所
      Sheraton Waikiki and the Hawaii Convention Center,ホノルル
    • 年月日
      2011-06-28
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Influence of non-uniform magnetic flux density on turbulent MHD flows in liquid metal MHD power generator2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Hiroki Shionoya, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      42nd AIAA PDL Conference in conjunction with 18th International Conference on MHD Energy Conversion
    • 発表場所
      ホノルル
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Large eddy simulation of turbulent duct flows in a liquid metal MHD generator with non-uniform magnetic field2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Hiroki Shionoya, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      7th International Conference on Turbulence Shear Flow Phenomena
    • 発表場所
      オタワ
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Liquid metal turbulent duct flows in a magnetohydrodynamic power generator

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences (ICCES'13)
    • 発表場所
      Bellevue Hilton Hotel,シアトル,アメリカ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] MHD Turbulent Duct Flows in a Liquid-Metal MHD Power Generator

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      The V International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering (COUPLED 2013)
    • 発表場所
      Palau de Congressos d'Eivissa,イビザ,スペイン
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Performance of Liquid Metal MHD Generator for Various Working Fluids

    • 著者名/発表者名
      Liancheng Hu, Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      The International Conference on Electrical Engineering (ICEE 2013)
    • 発表場所
      Xiamen International Seaside Hotel,アモイ,中国
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Performance of a Liquid Metal MHD Power Generation System for Various External Forces

    • 著者名/発表者名
      Liancheng Hu, Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      12th International Energy Conversion Engineering Conference (IECEC 2014)
    • 発表場所
      Cleveland Convention Center,クリーブランド,アメリカ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Response Analyses of a Liquid Metal MHD Generator

    • 著者名/発表者名
      胡蓮成,小林宏充,奥野喜裕
    • 学会等名
      電気学会 新エネルギー・環境研究会
    • 発表場所
      まちなかキャンパス長岡,新潟
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] MHD turbulent duct flows under the non-uniform magnetic field

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      The 10th WORLD CONGRESS ON COMPUTATIONAL MECHANICS (WCCM 2012)
    • 発表場所
      Hotel Transamerica(ブラジル)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Large eddy simulation of turbulent transfer in MHD duct flows with strong sidewall jets

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Turbulence, heat and mass transfer (THMT2012)
    • 発表場所
      University of Palermo(イタリア)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Turbulent transfer and secondary flow patterns in transitional MHD duct flows under the non-uniform magnetic field

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Kobayashi, Yoshihiro Okuno
    • 学会等名
      65th Annual Meeting of Division of Fluid Dynamics of The American Physical Society
    • 発表場所
      San Diego Convention Center(アメリカ)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 液体金属MHD発電機の発電性能と乱流現象に関する数値計算

    • 著者名/発表者名
      小林 宏充,奥野 喜裕
    • 学会等名
      電気学会 新エネルギー・環境研究会
    • 発表場所
      東京工業大学(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 液体金属MHD発電機における乱流現象と発電特性に関するLES

    • 著者名/発表者名
      小林 宏充,奥野 喜裕
    • 学会等名
      日本機械学会 2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 非一様磁場が印可されたMHDダクト流れにおける乱流現象

    • 著者名/発表者名
      小林宏充,胡蓮成,奥野喜裕
    • 学会等名
      第28回生研TSFDシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 液体金属MHD 発電機における作動流体の影響

    • 著者名/発表者名
      胡蓮成,小林宏充,奥野喜裕
    • 学会等名
      平成25年電気学会全国大会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 慶應義塾大学 著書・発表論文・学会発表一覧

    • URL

      http://k-ris.keio.ac.jp/Profiles/72/0007193/profile.html

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 自然科学研究教育センターメンバー紹介

    • URL

      http://www.sci.keio.ac.jp/member/detail.php?eid=00004

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 慶應義塾大学 著書・発表論文・学会発表一覧

    • URL

      http://k-ris.keio.ac.jp/Profiles/0040/0007193/pblc1.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 自然科学センター メンバー紹介

    • URL

      http://www.sci.keio.ac.jp/member/detail.php?eid=00004

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 慶應義塾大学 著書・発表論文・学会発表一覧

    • URL

      http://k-ris.keio.ac.jp/Profiles/0040/0007193/pblc1.html

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 自然科学センター メンバー紹介

    • URL

      http://www.sci.keio.ac.jp/member/detail.php?eid=00004

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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