乱流熱伝達場における逆勾配拡散現象の発生限界とその発生メカニズムに関する研究

• 研究課題/領域番号: 23560225
• 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: 熱工学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 服部 博文 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), その他 (30467352)
• 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: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 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: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 逆勾配拡散現象 / 乱流熱伝達 / 成層乱流 / 剥離再付着乱流 / 直接数値シミュレーション / 乱流温度混合 / 壁面熱的境界条件 / 剥離・再付着乱流 / はく離，再付着乱流

研究概要

本研究は，逆勾配拡散現象が特に顕著に出現すると予測される様々な条件下による温度安定成層や剥離・再付着を伴う乱流中において，直接数値シミュレーション法(DNS)によりその発生を成功させ，その発生条件とメカニズムを乱流素過程を探索することにより，調査，解明した．また，DNSから得られた結果を基に，乱流モデルを伴う大規模渦シミュレーションやレイノルズ平均モデルの予測性能評価も行い，次世代乱流熱伝達シミュレーション技術の確立と発展に向けてのモデリング技術の向上を図ることも行った．

研究成果

• [雑誌論文] Characteristics and structures in thermally-stratified turbulent boundary layer with counter diffusion gradient phenomenon (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, K. Hotta and T. Houra
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Fluid Flow 巻: (selected paper)(掲載決定)
• [雑誌論文] DNS, LES and RANS of turbulent heat transfer in boundary layer with suddenly changing wall thermal conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yamada, M. Tanaka, T. Houra and Y. Nagano
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Fluid Flow 巻: 41 ページ: 34-44
• [雑誌論文] Comparative Study of DNS, LES and Hybrid LES/RANS of Turbulent Boundary Layer with Heat Transfer over 2D Hill (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, T. Umehara and Y. Nagano
  • 雑誌名: Flow, Turbulence and Combustion 巻: 90, Issue 3 ページ: 491-510
• [雑誌論文] Structures and Mechanism of Heat Transfer Phenomena in Turbulent Boundary Layer with Separation and Reattachment via DNS (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori and Y. Nagano
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Fluid Flow 巻: 37 ページ: 81-92
• [雑誌論文] DNS Study for Effects of Suddenly-Vanishing Wall Heating in Turbulent Boundary Layer (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yamada and H. Houra
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 巻: 7-1 ページ: 313-321
• [学会発表] DNSによる熱移動を伴う逆圧力勾配乱流境界層に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 筒井研二・服部博文・河野周・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海学生会第45回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 名古屋(大同大)
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] 2次元丘を通過する成層乱流境界層の乱流構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・吉川翔太・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第29回生研TSFDシンポジウム
  • 発表場所: 東京(東京大)
  • 年月日: 2014-03-05
• [学会発表] T型混合路内乱流熱伝達と混合のDNSとLES (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・岩瀬仁俊・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第26回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-12-17
• [学会発表] 温度成層を伴う乱流境界層温度助走区間のDNS (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・堀田宏介・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2013
  • 発表場所: 青森(弘前大)
  • 年月日: 2013-10-19
• [学会発表] Structures of Turbulent Heat Transfer having Thermal Stratification in Separated Flow caused by 2-Dimensional Hill (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yoshikawa, T. Houra, and M. Tagawa
  • 学会等名: Proceedings of the 4th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows (The 4th ICJWSF)
  • 発表場所: Nagoya(paper No. ICJWSF2013-1114)(6 pages)(in CD-ROM)
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] 変化する壁面温度境界条件を持つ乱流境界層温度場の予測と観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・田中優洋・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2013
  • 発表場所: 東京(東京農工大)
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] Characteristics and structures of turbulent boundary layer with counter diffusion gradient phenomenon (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, K. Hotta, T. Houra and M. Tagawa
  • 学会等名: Proceedings of the 8th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
  • 発表場所: Poitiers, France(6 pages)(in SD-card)(paper No. ENV2B)
  • 年月日: 2013-08-28
• [学会発表] Turbulent heat transfer and mixing in T-junction by means of DNS (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, T. Yasunishi, T. Houra, M. Hirota and M. Tagawa
  • 学会等名: Proceedings of the Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow -ASCHT2013
  • 発表場所: Hong Kong(paper No. ASCHT0254-T07-1-A)(p. 204)(6 pages in CD-ROM)
  • 年月日: 2013-06-03
• [学会発表] 数値計算によるT型混合路内の乱流熱伝達と混合に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬仁俊・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海学生会第44回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 津(三重大学)
  • 年月日: 2013-03-17
• [学会発表] DNSによるはく離再付着を伴う温度成層乱流境界層の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野周・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海学生会第44回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 津(三重大学)
  • 年月日: 2013-03-17
• [学会発表] 乱流境界層熱伝達場におけるスカラー線形性の検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・田中優洋・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第28回生研TSFDシンポジウム
  • 発表場所: 東京(東京大)
  • 年月日: 2013-03-08
• [学会発表] Structures of Turbulent Heat Transfer having Thermal Stratification in Separated Flow caused by 2-Dimensional Hill (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yoshikawa, T. Houra, and M. Tagawa
  • 学会等名: the 4th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows
  • 発表場所: 名古屋大学，名古屋
• [学会発表] Characteristics and structures of turbulent boundary layer with counter diffusion gradient phenomenon (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, K. Hotta, T. Houra and M. Tagawa
  • 学会等名: the 8th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
  • 発表場所: Poitiers, France
• [学会発表] Turbulent heat transfer and mixing in T-junction by means of DNS (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, T. Yasunishi, T. Houra, M. Hirota and M. Tagawa
  • 学会等名: the Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
  • 発表場所: Hong Kong, China
• [学会発表] T型混合路内乱流熱伝達と混合のDNSとLES (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・岩瀬仁俊・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第26回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学，名古屋
• [学会発表] 温度成層を伴う乱流境界層温度助走区間のDNS (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・堀田宏介・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2013
  • 発表場所: 弘前大，青森
• [学会発表] 変化する壁面温度境界条件を持つ乱流境界層温度場の予測と観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・田中優洋・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2013
  • 発表場所: 東京農工大，東京
• [学会発表] Structures of Turbulent Heat Transfer having Thermal Stratification in Separated Flow caused by 2-Dimensional Hill, (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yoshikawa, T. Houra, and M. Tagawa
  • 学会等名: The 4th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows (The 4th ICJWSF)
  • 発表場所: Nagoya
• [学会発表] Characteristics and structures of turbulent boundary layer with counter diffusion gradient phenomenon (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, K. Hotta, T. Houra and M. Tagawa
  • 学会等名: International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
  • 発表場所: Poitiers, France,
• [学会発表] Turbulent heat transfer and mixing in T-junction by means of DNS (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, T. Yasunishi, T. Houra, M. Hirota and M. Tagawa
  • 学会等名: The Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow -ASCHT2013
  • 発表場所: Hong Kong
• [学会発表] 数値計算によるT型混合路内の乱流熱伝達と混合に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬仁俊・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海学生会第44回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 津（三重大学）
• [学会発表] DNSによるはく離再付着を伴う温度成層乱流境界層の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野周・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海学生会第44回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 津（三重大学）
• [学会発表] 乱流境界層熱伝達場におけるスカラー線形性の検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・田中優洋・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第28回生研TSFDシンポジウム
  • 発表場所: 東京（東京大）
• [学会発表] DNSによるT型混合路内の乱流熱伝達と混合に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・安西輝顕・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第26回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-12-18
• [学会発表] はく離と再付着を伴う温度成層境界層の乱流熱伝達構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川翔太・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2012
  • 発表場所: 熊本(熊本大)
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] DNS investigation of counter gradient diffusion phenomenon in stably thermally stratified turbulent boundary layer (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, K. Hotta, T. Houra and M. Tagawa
  • 学会等名: Proceedings of JSME-CMD ICMS 2012
  • 発表場所: Kobe(2 pages)(in USB)
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] Numerical study of turbulent heat transfer in boundary layer with various wall thermal conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, M. Tanaka, T. Houra and M. Tagawa
  • 学会等名: Proceedings of JSME-CMD ICMS 2012
  • 発表場所: Kobe(2 pages)(in USB)
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] DNS of Thermally-Stratified Turbulent Boundary Layer over 2-Dimensional Hill (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yoshikawa, T. Houra, M. Tagawa and Y. Nagano
  • 学会等名: Proceedings of the 7th Turbulence, Heat and Mass Transfer
  • 発表場所: Sicily, Italy(pp.603-606, and 10 pages in CD-ROM)
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] 2次元丘を通過する種々の温度成層乱流境界層のDNS (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・吉川翔太・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2012
  • 発表場所: 高知(高知大)
  • 年月日: 2012-09-16
• [学会発表] DNS and Predictions for Turbulent Heat Transfer in Boundary Layer with Suddenly Changing Wall Thermal Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yamada, M. Tanaka, T. Houra and Y. Nagano
  • 学会等名: Proceeding of the 9th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements–ETMM9-
  • 発表場所: Thessaloniki, Greece(6 pages, in USB)
  • 年月日: 2012-06-06
• [学会発表] DNSによる乱流境界層熱伝達場のスカラー輸送における線形性の検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・山田翔平・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] Investigations of Counter Gradient Diffusion Phenomenon in Thermal Field of Turbulent Boundary Layer by means of DNS (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, T. Houra and M. Tagawa
  • 学会等名: Proceedings of the eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference, -TFEC8
  • 発表場所: Incheon, Korea(4pages in USB)
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] DNS investigation of counter gradient diffusion phenomenon in stably thermally stratified turbulent boundary layer (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, K. Hotta, T. Houra and M. Tagawa,
  • 学会等名: JSME-CMD ICMS 2012
  • 発表場所: Kobe
• [学会発表] Numerical study of turbulent heat transfer in boundary layer with various wall thermal conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, M. Tanaka, T. Houra and M. Tagawa
  • 学会等名: JSME-CMD ICMS 2012
  • 発表場所: Kobe
• [学会発表] DNS of Thermally-Stratified Turbulent Boundary Layer over 2-Dimensional Hill (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yoshikawa, T. Houra, M. Tagawa and Y. Nagano
  • 学会等名: The 7th Turbulence, Heat and Mass Transfer
  • 発表場所: Sicily, Italy
• [学会発表] DNS and Predictions for Turbulent Heat Transfer in Boundary Layer with Suddenly Changing Wall Thermal Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yamada, M. Tanaka, T. Houra and Y. Nagano
  • 学会等名: The 9th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements – ETMM9-
  • 発表場所: Thessaloniki, Greece,
• [学会発表] はく離と再付着を伴う温度成層境界層の乱流熱伝達構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川翔太・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2012
  • 発表場所: 熊本（熊本大）
• [学会発表] 2次元丘を通過する種々の温度成層乱流境界層のDNS (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・吉川翔太・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2012
  • 発表場所: 高知（高知大）
• [学会発表] Investigations of Counter Gradient Diffusion Phenomenon in Thermal Field of Turbulent Boundary Layer by means of DNS (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, T. Houra and M. Tagawa,
  • 学会等名: The eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference, TFEC8
  • 発表場所: Incheon, Korea
• [学会発表] 断熱壁を持つ温度場乱流境界層の予測評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・山田翔平・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第25回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪(大阪大)
  • 年月日: 2011-12-18
• [学会発表] Effects of suddenly-vanishing wall heating in turbulent boundary layer (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yamada, H. Houra and M. Tagawa
  • 学会等名: Proceedings of the Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow -ASCHT2011
  • 発表場所: Kyoto, Japan(paper ID #150, 6 pages)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 強い温度安定成層を伴う乱流境界層の乱流構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・川島信一・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会2011
  • 発表場所: 東京(東京工大)
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] はく離・再付着乱流熱伝達解析-DNSと実験の比較 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・田川正人・中村元
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2011
  • 発表場所: 東京(首都大東京)
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Structures and Mechanism of Heat and Mass Transport Phenomena in Turbulent Boundary Layer with Separation and Reattachment (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, T. Noda, M. Tagawa and Y. Nagano
  • 学会等名: Proceedings of the 7th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
  • 発表場所: Ottawa, Canada(6 pages in USB)
  • 年月日: 2011-07-31
• [学会発表] 再付着点周りの乱流熱伝達構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部博文・野田智揮・山田翔平・田川正人
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-03
• [学会発表] 数値解析による壁面温度境界条件が変化する乱流温度場境界層に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中優洋・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海学生会第43回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 名古屋(名古屋工業大学)
  • 年月日: 2011-03-14
• [学会発表] 2次元丘を通過する温度成層乱流境界層に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉川翔太・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海学生会第43回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 名古屋(名古屋工業大学)
  • 年月日: 2011-03-14
• [学会発表] 温度成層を伴う乱流境界層の乱流熱伝達構造に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 堀田宏介・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海学生会第43回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 名古屋(名古屋工業大学)
  • 年月日: 2011-03-14
• [学会発表] Effects of suddenly-vanishing wall heating in turbulent boundary layer (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, S. Yamada, H. Houra and M. Tagawa
  • 学会等名: The Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow -ASCHT2011
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Structures and Mechanism of Heat and Mass Transport Phenomena in Turbulent Boundary Layer with Separation and Reattachment (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Hattori, T. Noda, M. Tagawa and Y. Nagano
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
  • 発表場所: Ottawa, Canada
• [学会発表] DNSによる熱移動を伴う逆圧力勾配乱流境界層に関する研究
  • 著者名/発表者名: 筒井研二・服部博文・河野周・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海支部 第45回学生会卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大同大学，名古屋
• [学会発表] 2次元丘を通過する成層乱流境界層の乱流構造解析
  • 著者名/発表者名: 服部博文・吉川翔太・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第29回生研TSFDシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学，東京
• [学会発表] 断熱壁を持つ温度場乱流境界層の予測評価
  • 著者名/発表者名: 服部博文・山田翔平・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 第25回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪（大阪大学）
• [学会発表] 強い温度安定成層を伴う乱流境界層の乱流構造解析
  • 著者名/発表者名: 服部博文・川島信一・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会2011
  • 発表場所: 東京（東京工業大学）
• [学会発表] はく離・再付着乱流熱伝達解析-DNSと実験の比較
  • 著者名/発表者名: 服部博文・田川正人・中村元
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2011
  • 発表場所: 東京（首都大東京）
• [学会発表] 2次元丘を通過する温度成層乱流境界層に関する研究
  • 著者名/発表者名: 吉川翔太・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海支部 第43回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 名古屋（名古屋工業大学）
• [学会発表] 数値解析による壁面温度境界条件が変化する乱流温度場境界層に関する研究
  • 著者名/発表者名: 田中優洋・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海支部 第43回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 名古屋（名古屋工業大学）
• [学会発表] 温度成層を伴う乱流境界層の乱流熱伝達構造に関する研究
  • 著者名/発表者名: 堀田宏介・服部博文・保浦知也・田川正人
  • 学会等名: 日本機械学会東海支部 第43回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 名古屋（名古屋工業大学）