柔軟構造体と気液界面を含む固気液三相の熱流体数値解析

• 研究課題/領域番号: 23686030
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 竹内 伸太郎 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50372628)
• 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: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円); 2013年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2012年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2011年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: 混相流れ / 熱輸送 / 混相流 / 熱物質輸送 / 流体工学 / 数値流体力学 / 流体構造連成 / 固液混相流

研究成果の概要

固気液媒質が分散的に存在して流れる分散性混相流において、界面の変形およびそこでの熱の授受は系全体の熱・物質輸送に本質的な役割を果たすが、それらの解析方法は未確立である。本課題では、固体内部の温度分布を考慮した混相流中の熱輸送解析法を開発・検証し、個々の分散相近傍の流れから分散相の群挙動までの流れのマルチスケール性について研究を行った。特に固体粒子と流体の熱伝導率の比および粒子添加量によっては、粒子群に新奇な振動モードが発生する場合があることを見出しモデル化を通して機序を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] A numerical method for mass transfer by a thin moving membrane with selective permeabilities (2015)
  • 著者名/発表者名: Suguru Miyauchi, Shintaro Takeuchi, Takeo Kajishima
  • 雑誌名: Journal of Computational Physics 巻: 284 ページ: 490-504
  • DOI: 10.1016/j.jcp.2014.12.048
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 平板上に設置された弾性柱群と乱流の相互作用の数値シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 花輪理徳, 山田暁, 宮内優, 竹内伸太郎, 梶島岳夫
  • 雑誌名: ながれ 巻: 33-6 ページ: 513-517
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fixed-mesh approach for different dimensional solids in fluid flows: application to biological mechanics (2014)
  • 著者名/発表者名: Suguru Miyauchi, Azusa Ito, Shintaro Takeuchi, Takeo Kajishima
  • 雑誌名: Journal of Mechanical Engineering and Sciences 巻: 6 ページ: 818-844
  • DOI: 10.15282/jmes.6.2014.9.0079
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 直交格子を用いた対流熱伝達計算における物体境界近傍の直接離散化法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤範和
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B編 巻: 未
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Solid and Liquid Heat Conductivities on Two-phase Heat and Fluid Flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Takaaki TSUTSUMI,
  • 雑誌名: Discrete Element Modelling of Particulate Media 巻: x ページ: 21-29
  • DOI: 10.1039/9781849735032-00021
  • 査読あり
• [雑誌論文] フロント・トラッキング法を用いた自由界面と剛体壁における単一気泡の反発現象の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大山峻幸
  • 雑誌名: 日本混相流学会誌 巻: Vol.26 ページ: 60-67
  • 査読あり
• [雑誌論文] An interface capturing method with a continuous function : the THINC method with multi-dimensional reconstruction (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ii
  • 雑誌名: Journal of Computational Physics 巻: Vol.231, Issue 5 号: 5 ページ: 2328-2358
  • DOI: 10.1016/j.jcp.2011.11.038
  • 査読あり
• [学会発表] Direct numerical simulation of heat transfer in shear flow of liquid-solid two-phase media (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeo Kajishima and Shintaro Takeuchi,
  • 学会等名: European-Japanese Two-Phase Flow Group Meeting
  • 発表場所: Zermatt, Switzerland
  • 年月日: 2015-10-11 – 2015-10-15
• [学会発表] Numerical simulation of heat transfer in shear flow of liquid-solid two-phase media by immersed solid approach (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeo Kajishima, Katsuya Kondo, Shintaro Takeuchi
  • 学会等名: ASME-JSME-KSME Joint Conference on Fluids Engineering 2015
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2015-07-26 – 2015-07-31
• [学会発表] Heat transfer in particle-dispersed two phase flows considering temperature gradient within the particles (2015)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Takeuchi, Takaaki Tsutsumi and Takeo Kajishima
  • 学会等名: 6th International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer
  • 発表場所: New Jersey, USA
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-29
• [学会発表] Interaction between Fluid and Flexible Membrane Structures by a New Fixed-Grid Direct Forcing Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Fukuoka, Shintaro Takeuchi and Takeo Kajishima
  • 学会等名: International Conference of Computational Methods in Sciences and Enginnering
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-23
• [学会発表] Numerical study of heat transfer problems in two-phase flows involving temperature distribution within dispersed solid particles (2015)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Takeuchi and Takeo Kajishima
  • 学会等名: International Conference of Computational Methods in Sciences and Enginnering
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-23
• [学会発表] Direct Numerical Simulation of Heat Transfer in Dispersed Solid-Liquid Two-Phase Flow (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeo Kajishima and Shintaro Takeuchi
  • 学会等名: The Tenth Asian Computational Fluid Dyanamics Conference
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-10-19 – 2014-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] Numerical simulation of the interaction between a spherical particle and curved background fows (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Fukada, Shintaro Takeuchi and Takeo Kajishima
  • 学会等名: 2nd International Conference on Numerical Methods in Multiphase Flows
  • 発表場所: Darmstadt, Germany
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-02
• [学会発表] Effect of Solid-Liquid Heat Conductivity Ratio on Two-Phase Flow Behaviours (2012)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Takeuchi
  • 学会等名: International Symposium on Discrete Element Modelling of Particulate Media
  • 発表場所: University of Birmingham (England)
  • 年月日: 2012-03-30
• [学会発表] Numerical Simulation of Intermittent Flow through Two-Dimensional Elastic Channel (2012)
  • 著者名/発表者名: Suguru Miyauchi
  • 学会等名: Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Songdo Convensia(大韓民国)
  • 年月日: 2012-03-19
• [学会発表] Comparison of fluid force and movement of an arbitrary-shaped particle in uniform and curved flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Fukada
  • 学会等名: Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Songdo Convensia(大韓民国)
  • 年月日: 2012-03-19
• [学会発表] Heat transfer and fluid flow of solid-liquid two-phase media of different heat conductivities (2012)
  • 著者名/発表者名: Takaaki TSUTSUMI
  • 学会等名: 65th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Behaviours of dispersed particles and heat transfer in buoyant-driven two-phase flows with different solid-liquid heat conductivities (2012)
  • 著者名/発表者名: Shintaro TAKEUCHI
  • 学会等名: 4th International Conference on Computational Methods
  • 発表場所: Gold Coast, Australia
• [学会発表] Direct numerical simulation of particle-laden flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeo KAJISHIMA
  • 学会等名: 9th Japan China Turbulence Workshop
  • 発表場所: Xi'an, China
• [学会発表] Investigation on Spatial and Temporal Accuracy of Cartesian Grid Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Norikazu SATO
  • 学会等名: JSME-CMD International Computational Mechanics Symposium 2012
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] Direct Numerical Simulation of Heat Transfer in Fluid-Particle Two-Phase Flow by Coupled Immersed-Boundary and Discrete-Element Methods (2012)
  • 著者名/発表者名: Takeo KAJISHIMA
  • 学会等名: 7th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer
  • 発表場所: Palermo, Italy
• [学会発表] Numerical analysis of the effect of flexible wall elements on flow behavior (2012)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Takeuchi
  • 学会等名: 6th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering
  • 発表場所: Vienna, Austria
• [学会発表] A Full Eulerian Finite Difference Method for Solving Fluid-Structure Interaction Problems (2012)
  • 著者名/発表者名: Shintaro TAKEUCHI
  • 学会等名: International Conference on Numerical Methods in Multiphase Flows
  • 発表場所: State College, USA
• [学会発表] Numerical simulation of unsteady flow through a two-dimensional channel with a vocal cord model (2011)
  • 著者名/発表者名: Suguru Miyauchi
  • 学会等名: ASME-JSME-KSME Joint Conference on Fluids Engineering 2011
  • 発表場所: ACT CITY CONGRESS CENTER(浜松)
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] Direct numerical simulation of flow past a solid particle-Influences of streamline curvature and non-spherical shape- (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Fukada
  • 学会等名: ASME-JSME-KSME Joint Conference on Fluids Engineering 2011
  • 発表場所: ACT CITY CONGRESS CENTER(浜松)
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] A Full Eulerian Finite Difference Method for Hyperelastic Particles in Fluid Flows (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuyasu Sugiyama
  • 学会等名: ASME-JSME-KSME Joint Conference on Fluids Engineering 2011
  • 発表場所: ACT CITY CONGRESS CENTER(浜松)
  • 年月日: 2011-07-28