| 研究課題/領域番号 |
23K13249
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
永田 貴之 名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (30898276)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 圧縮性低レイノルズ数流れ / 固気混相流 / 数値流体力学 / 粒子-境界層干渉 / 圧縮性混相流 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
圧縮性混相流の高忠実度シミュレーションに向け，圧縮性流中の微粒子と物体壁面の干渉現象の理解とモデル化を行う．壁面近傍に固定された粒子周り圧縮性流れの直接数値計算を行い，主流条件および粒子の回転や速度勾配，壁面からの距離を変化させ，空力係数や流れ場に対する影響を精緻に調べ，粒子周り流れの基礎的知見を体系的に明らかにする．その知見を元にモデルを構築し，楔形状周りの超音速固気混相流を例に，構築したモデルの検証と現象の再現に重要な効果を同定する．これにより，圧縮性混相流の壁面近傍流れにおける粒子の影響の理解や評価，流体機械の性能向上や寿命予測の高精度化を狙う．
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| 研究実績の概要 |
本年度は，圧縮性混相流の実験研究に向けた可視化技術の向上と粒子周り流れの数値シミュレーションの準備，圧縮性乱流境界層のLES解析を行った．
可視化技術については，混相流中の粒子を念頭に小スケールの物体周りの高速流れを可視化するための技術を蓄積した．実際に粒子周り流れを取り扱うことはハードルが高いため直径2 mmの円柱に対してシュリーレン可視化を適用し，大気ゆらぎの影響を極力排除する工夫を行った光学系と特異値分解ベースのデノイズ技術によりレイノルズ数250，マッハ数0.7の流れ場を可視化することができた．今後，混相流中の粒子周り流れの可視化に展開していきたい．
粒子周り流れの数値シミュレーションについては，境界適合格子による計算に関しては格子生成などの基本的な準備にとどまったが，多数粒子周り流れの解析の実施に向けて埋め込み境界法ベースのソルバーの準備も行った．現状では100個程度の粒子群を垂直衝撃波が通過する計算を行うことができており，今後詳しく検証作業を進めて圧縮性混相流の直接解析につなげていく．
圧縮性乱流境界層のLESについては，様々なレイノルズ数・マッハ数で平板上に発達する乱流境界層の解析を行い，速度プロファイルなど基礎的なデータベースを構築しつつある．粒子周り流れに速度勾配がある場合の計算の条件設定や質点近似モデルを用いた簡易計算での粒子挙動の予測などに利用していく予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
研究室の移転に伴い実験で使用予定であった超音速風洞を廃棄することとなり，実験研究については白紙撤回となった．
また，移転作業により数値計算による研究にもやや遅れが生じている．
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| 今後の研究の推進方策 |
風洞試験による研究の実施は現状では行えない．しかし，本研究での実験研究は非常に限定的になる可能性が高いが，将来な研究も考慮して風洞の構築から再度行いたい．真空タンクは所有しているためそれに接続する形で吸い込み式風洞を構築する予定である．
数値計算に関しては計算の準備はおおよそ整っているため準備が完了次第計算を開始する．
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