ＰＩＶ、ＤＮＳ、レオロジーの融合による界面活性剤水溶液の乱流抵抗低減機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23686029
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 玉野 真司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40345947)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 26,520千円 (直接経費: 20,400千円、間接経費: 6,120千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2012年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円); 2011年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• キーワード: 流体工学 / 非ニュートン流体 / 乱流境界層 / 抵抗低減 / 省エネルギー / PIV / DNS / レオロジー

研究成果の概要

高レイノルズ数での平板上乱流境界層流れに，壁面から抵抗低減界面活性剤水溶液を注入した場合の抵抗低減メカニズムを解明することを目的として，染料による可視化観察，レーザードップラー流速計（ＬＤＶ）計測，粒子画像流速測定法（ＰＩＶ）計測，新しい構成方程式モデル（ＢＭＰ-Ｇモデル）を用いたチャネル乱流の直接数値シミュレーション（ＤＮＳ），および一軸伸長流れの過渡特性によるレオロジー計測を実施した．

研究成果

• [雑誌論文] Drag reduction and degradation of nonionic surfactant solutions with organic acid in turbulent pipe flow (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinji TAMANO, Hiroki IKARASHI, Yohei MORINISHI, and Keijiro TAGA
  • 雑誌名: Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics 巻: 215 ページ: 1-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Turbulent drag reduction of boundary layer flow with non-ionic surfactant injection (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji TAMANO, Takuya KITAO, and Youhei MORINISHI
  • 雑誌名: Journal of Fluid Mechanics 巻: 749 ページ: 367-403
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Turbulence statistics of drag-reducing boundary layer flow with injection of nonionic surfactant aqueous solution (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinji TAMANO
  • 雑誌名: Proceedings of the XVIth International Congress on Rheology 2012 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of viscoelastic stresses in turbulent boundary layer flow of drag-reducing fluid (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinji TAMANO
  • 雑誌名: Proceedings of the XXIII International Congress of Theoretical and Applied Mechanics ページ: 1-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Streamwise variation of turbulent dynamics in boundary layer flow with drag-reducing surfactant injection (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinji TAMANO
  • 雑誌名: Proceedings of the eighth International Symposium of Turbulence and Shear Flow Phenomena ページ: 1-1
  • 査読あり
• [学会発表] 抵抗低減乱流境界層流れの主流速度依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 内川裕貴
  • 学会等名: 日本機械学会東海支部第64期総会・講演会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2015-03-14 – 2015-03-15
• [学会発表] 希薄粘弾性流体のレオロジーと乱流抵抗低減 (2015)
  • 著者名/発表者名: 玉野真司
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部特別講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2015-01-06
  • 招待講演
• [学会発表] BMPモデルを用いた粘弾性流体のチャネル乱流のDNS (2014)
  • 著者名/発表者名: 改田隼
  • 学会等名: 第28回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 東京・タワーホール船越
  • 年月日: 2014-12-09 – 2014-12-11
• [学会発表] 界面活性剤注入による乱流境界層流れの抵抗低減に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤惇
  • 学会等名: 日本機械学会第92期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-10-25 – 2014-10-26
• [学会発表] 希薄界面活性剤水溶液の一軸伸長流れの過渡特性に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大橋陽太
  • 学会等名: 第６２回レオロジー討論会
  • 発表場所: 福井市地域交流プラザ
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-17
• [学会発表] 液滴落下法による希薄界面活性剤水溶液の伸長特性に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大橋陽太
  • 学会等名: 第14回複雑流体研究会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2014-06-21
• [学会発表] 抵抗低減効果を有する希薄界面活性剤水溶液の伸長粘度計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大橋陽太
  • 学会等名: 日本レオロジー学会第41年会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2014-05-15 – 2014-05-16
• [学会発表] Streamwise variation of turbulent dynamics in boundary layer flow with drag-reducing surfactant injection (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji TAMANO, Takuya KITAO, and Yohei MORINISHI
  • 学会等名: Ｔｈｅ eighth International Symposium of Turbulence and Shear Flow Phenomena
  • 発表場所: Poitiers, France
• [学会発表] 希薄界面活性剤水溶液の乱流抵抗低減効果とレオロジー特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 玉野真司
  • 学会等名: 第43回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] 円管内乱流の抵抗低減に及ぼす非イオン性界面活性剤水溶液と添加剤のモル比の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐大樹
  • 学会等名: 日本機械学会第90期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] 平板からの界面活性剤注入による抵抗低減乱流境界層流れのPIV計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北尾拓也
  • 学会等名: 日本機械学会第90期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 同志社大学
• [学会発表] 非イオン性界面活性剤水溶液の注入による抵抗低減乱流境界層流れにおける統計平均量の流れ方向変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 玉野真司
  • 学会等名: 日本機械学会東海支部第61期総会講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
• [学会発表] 非イオン性界面活性剤水溶液の抵抗低減効果の耐久性向上に関する実験的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮川洸太郎
  • 学会等名: 日本機械学会東海支部第61期総会講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
• [学会発表] Streamwise variations in turbulence statistics in drag-reducing turbulent boundary layer of viscoelastic fluids (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinji TAMANO
  • 学会等名: ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011
  • 発表場所: Hamamatsu, Shizuoka, JAPAN
• [学会発表] 非イオン性界面活性剤水溶液の抵抗低減効果に及ぼすポンプ稼働時間の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮川洸太郎
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 壁面から非イオン性界面活性剤注入による乱流境界層の抵抗低減 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北尾拓也
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [備考] 研究室ＨＰ
  • URL: http://morinishi.mech.nitech.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://morinishi.mech.nitech.ac.jp/