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大スケール表面張力流の不安定性と動的界面変形の影響

研究課題

研究課題/領域番号 24360078
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

西野 耕一  横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90192690)

研究分担者 上野 一郎  東京理科大学, 理工学部, 准教授 (40318209)
藤村 薫  鳥取大学, 工学系研究科, 教授 (70294337)
工藤 正樹  東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 助教 (60634524)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2012年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワード対流 / 表面張力流 / 不安定性 / 微小重力実験 / 線形安定性解析 / 弱非線形安定性解析
研究成果の概要

大直径かつ高アスペクト比のシリコーンオイル液柱の温度差駆動表面張力流の不安定性と動的界面変形の影響を、国際宇宙ステーション日本実験棟「きぼう」での宇宙実験ならびに地上実験と数値解析・不安定性解析を用いて調べた。その結果、臨界マランゴニ数と振動周波数のアスペクト比依存性、Hydrothermal Waveの逆方向伝播、高マランゴニ数における対流のカオス化・乱流化、粒子集合現象、動的界面変形特性などに関する微小重力実験データを得た。また、不安定性に関する線形・弱非線形安定性解析、ロッド内熱伝導の影響、フルゾーン液柱の不安定性、薄液膜の不安定性について地上実験や数値解析で明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (33件)

  • [雑誌論文] Instability and associated roll structure of Marangoni convection in high Prandtl number liquid bridge with large aspect ratio2015

    • 著者名/発表者名
      Taishi Yano, Koichi Nishino, Hiroshi Kawamura, Ichiro Ueno, Satoshi Matsumoto
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 27(2) 号: 2 ページ: 241081-2410813

    • DOI

      10.1063/1.4908042

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of liquid bridge shape on the oscillatory thermal Marangoni convection2015

    • 著者名/発表者名
      Taishi Yano, Koichi Nishino
    • 雑誌名

      The European Physical Journal Special Topics

      巻: 224(2) 号: 2 ページ: 289-298

    • DOI

      10.1140/epjst/e2015-02360-8

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Instability of thermocapillary convection in long liquid bridges of high Prandtl number fluids in microgravity2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Nishino, Taishi Yano, Hiroshi Kawamura, Satoshi Matsumoto, Ichiro Ueno, Michal K. Ermakov
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 420 ページ: 57-63

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2015.01.039

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modeling of the experiments on the Marangoni convection in liquid bridges in weightlessness for a wide range of aspect ratios2015

    • 著者名/発表者名
      Denis. E. Melnikov, Valentina Shevtsova, Taishi Yano, Koichi Nishino
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 87 ページ: 119-127

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.03.016

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of existence region and formation time of particle accumulation structure (PAS) in half-zone liquid bridge2015

    • 著者名/発表者名
      M. Gotoda, T. Sano, T. Kaneko, I. Ueno
    • 雑誌名

      European Physical Journal Special Topics

      巻: 224 号: 2 ページ: 299-307

    • DOI

      10.1140/epjst/e2015-02361-7

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Transition to chaotic thermocapillary convection in a half zone liquid bridge2015

    • 著者名/発表者名
      T. Matsugase, I. Ueno, K. Nishino, M. Ohnishi, M. Sakurai, S. Matsumoto, H. Kawamura
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental study on formation of particle accumulation structures by a thermocapillary flow in a deformable liquid bridge2014

    • 著者名/発表者名
      D. E. Melnikov, T. Watanabe, T. Matsugase, I. Ueno, V. Shevtsova
    • 雑誌名

      Microgravity Science and Technology

      巻: 26 号: 6 ページ: 365-374

    • DOI

      10.1007/s12217-014-9405-x

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The stability of a thermocapillary-buoyant flow in a liquid bridge with heat transfer through the interface2014

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, D. E. Melnikov, T. Matsugase, V. Shevtsova, I. Ueno
    • 雑誌名

      Microgravity Science and Technology

      巻: 26 号: 1 ページ: 17-28

    • DOI

      10.1007/s12217-014-9367-z

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Particle-accumulation signatures in thermocapillary liquid bridges2014

    • 著者名/発表者名
      H. C. Kuhlmann, R. V. Mukin, T. Sano, I. Ueno
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 46 号: 4 ページ: 041421-041421

    • DOI

      10.1088/0169-5983/46/4/041421

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrothermal-wave instability and resultant flow patterns induced by thermocapillary effect in a half-zone liquid bridge of high aspect ratio2014

    • 著者名/発表者名
      I. Ueno, H. Kawasaki, T. Watanabe, K. Motegi, T. Kaneko
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th International Heat Transfer Conference (IHTC15)

      巻: IHTC15 ページ: 9489-9489

    • DOI

      10.1615/ihtc15.fcv.009489

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 温度差マランゴニ効果によるフルゾーン液柱内対流場の遷移2014

    • 著者名/発表者名
      工藤正樹, 上野一郎, 河村洋
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 80 号: 812 ページ: TEP0095-TEP0095

    • DOI

      10.1299/transjsme.2014tep0095

    • NAID

      130003399180

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear and weakly nonlinear stability of Marangoni convection in a liquid bridge2013

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Fujimura
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 82 号: 7 ページ: 074401-074401

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.074401

    • NAID

      40019696819

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrothermal Wave Instability in a High-Aspect-Ratio Liquid Bridge of Pr >200 - On-Orbit Experiments in the Japanese Experiment Module 'Kibo'Aboard the International Space Station2013

    • 著者名/発表者名
      Sato, F. , Ueno, I. , Kawamura, H. , Nishino, K. , Matsumoto, S. , Ohnishi, M. Sakurai, M.
    • 雑誌名

      Micro gravity Sci. Technol

      巻: 25 ページ: 43-58

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flow patterns induced by thermocapillary effect in a thin free liquid film of a high Prandtl number fluid2013

    • 著者名/発表者名
      Limsukhawat, D. , Dekio, Y. , Ikebukuro, K. , Hong, C. Ueno, I.
    • 雑誌名

      Progress in Computational Fluid Dynamics

      巻: 13 ページ: 133-144

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pattern formation in volumetrically heated fluids2013

    • 著者名/発表者名
      G. M. Cartland Glover, Kaoru Fujimura, Sotos C. Generalis
    • 雑誌名

      Chaotic Modeling and Simulation

      巻: 1 ページ: 19-30

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 温度差マランゴニ効果によるフルゾーン液柱内対流場の遷移2015

    • 著者名/発表者名
      工藤正樹, 上野一郎, 河村洋
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      浜松, 日本
    • 年月日
      2015-05-21 – 2015-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 薄液膜内温度差マランゴニ対流における流れの遷移2015

    • 著者名/発表者名
      宮脇弘樹, 工藤正樹
    • 学会等名
      日本機械学会関東学生会第54回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      横浜, 日本
    • 年月日
      2015-03-20 – 2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高プラントル数長液柱において表面張力流と逆向きに伝播する渦構造2014

    • 著者名/発表者名
      矢野大志,西野耕一,上野一郎,松本聡
    • 学会等名
      日本マイクログラビティ応用学会第28回学術講演会(JASMAC-28)
    • 発表場所
      イーグレひめじ, 兵庫県姫路市
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of liquid bridge shape on the oscillatory thermal Marangoni convection2014

    • 著者名/発表者名
      Taishi Yano, Koichi Nishino
    • 学会等名
      7th Conference of the International Marangoni Association (IMA7)
    • 発表場所
      Vienna University of Technology, Vienna, Austria
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effects of external shield on particle accumulation structure (PAS) due to thermocapillary effect in a half-zone liquid bridge2014

    • 著者名/発表者名
      M. Gotoda, T. Sano, T. Kaneko, I. Ueno
    • 学会等名
      7th Conf. of International Marangoni Association (IMA7)
    • 発表場所
      Vienna University of Technology, Vienna, Austria
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spatial and kinematic topology within an ensemble of particles in a thermocapillary flow in a liquid bridge2014

    • 著者名/発表者名
      D. Melnikov, T. Watanabe, D. Pushkin, V. Shevtsova, I. Ueno
    • 学会等名
      7th Conf. of International Marangoni Association (IMA7)
    • 発表場所
      Vienna University of Technology, Vienna, Austria
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Weakly nonlinear stability of Marangoni convection in a half-zone liquid bridge2014

    • 著者名/発表者名
      K. Fujimura
    • 学会等名
      7th Conference of the International Marangoni Association (IMA7)
    • 発表場所
      Vienna University of Technology, Vienna, Austria
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高アスペクト比液柱でのハイドロサーマルウェーブ不安定性2014

    • 著者名/発表者名
      茂木孝介, 工藤正樹, 川崎浩生, 渡辺拓実, 金子敏宏, 上野一郎
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      浜松, 日本
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高AR・高Pr数流体液柱内マランゴニ対流の新たな振動モード2013

    • 著者名/発表者名
      矢野大志, 西野耕一, 上野一郎, 松本聡, 河村洋
    • 学会等名
      日本マイクログラビティ応用学会 第27回学術講演会 (JASMAC-27)
    • 発表場所
      芝浦工業大学 豊洲キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Influence of liquid bridge shape on the oscillatory Marangoni convection under micro and normal gravity2013

    • 著者名/発表者名
      Yano, T., Nishino, K., Ueno, I., Matsumoto, S., Kawamura, H.
    • 学会等名
      Joint meeting of The 29th American Society for Gravitational and Space Research (ASGSR29) and 5th International Symposium for Physical Sciences in Space (ISPS5)
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Non-linear flow fields and their transition processes of liquid bridge due to thermocapillary effect under normal gravity condition2013

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, T., Matsugase, T., Kawasaki, H. & Ueno, I.
    • 学会等名
      The 24th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP24)
    • 発表場所
      Tokyo University of Science, Yamaguchi, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of heat transfer over the free surfaces upon thermocapillary driven flow in a thin free liquid film of a high Prandtl number fluid2013

    • 著者名/発表者名
      Limsukhawat, D. & Ueno, I.
    • 学会等名
      The 24th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP24)
    • 発表場所
      Tokyo University of Science, Yamaguchi, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 懸垂液滴温度差マランゴニ対流による粒子挙動と表面温度分布の関係2013

    • 著者名/発表者名
      渡邉拓実, 高草木智彦, 上野 一郎
    • 学会等名
      第50回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 国際宇宙ステーションにて実現したHZ 液柱内熱対流場のカオス化過程とその定量化2013

    • 著者名/発表者名
      松ケ瀬大喜, 池袋紘一, 上野一郎, 河村洋, 西野耕一, 大西充, 松本聡
    • 学会等名
      第50回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Route to chaotic thermocapillary convection in a half zone liquid bridge realized in the international space station2013

    • 著者名/発表者名
      Matsugase, T., Ikebukuro, K., Ueno, I., Kawamura, H., Nishino, K., Ohnishi, M. & Matsumoto, S.
    • 学会等名
      19th Biennial Symposium of Elgra
    • 発表場所
      Vatican City
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of ambient gas temperature and volume ratio on particles accumulation structure (PAS) due to thermocapillary effect in a half zone liquid bride2013

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, T., Melnikov, D., Shevtsova, V., Mialdun, A., Yasnou, V. & Ueno, I.
    • 学会等名
      19th Biennial Symposium of Elgra
    • 発表場所
      Vatican City
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Behavior of finite-size particle in periodic flows2013

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, T., Ueno, I. & Shevtsova, V.
    • 学会等名
      19th Biennial Symposium of Elgra
    • 発表場所
      Vatican City
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Transition of thermocapillary-driven convection in a high-aspect-ratio liquid bridge under zero gravity2013

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki, H. & Ueno, I.
    • 学会等名
      5th Int. Symp. Physical Sciences in Space(ISPS5)
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] On oscillatory flow by thermocapillary effect in full-zone liquid bridge2013

    • 著者名/発表者名
      Motegi, K. & Ueno, I.
    • 学会等名
      5th Int. Symp. Physical Sciences in Space(ISPS5)
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Correlation between dynamic surface deformations and particle accumulation structure (PAS) in HZ liquid bridge2013

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M. & Ueno, I.
    • 学会等名
      5th Int. Symp. Physical Sciences in Space(ISPS5)
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermocapillary-driven flow in a thin free liquid film under heat transfer with ambient gas2013

    • 著者名/発表者名
      Limsukhawat, D. & Ueno, I.
    • 学会等名
      5th Int. Symp. Physical Sciences in Space(ISPS5)
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 液柱Marangoni対流の安定性と分岐について2012

    • 著者名/発表者名
      藤村薫
    • 学会等名
      日本流体力学会中四国・九州支部講演会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2012-12-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 「きぼう」宇宙実験における液柱マランゴニ対流の3-D PTV計測2012

    • 著者名/発表者名
      矢野大志
    • 学会等名
      日本マイクログラビティ応用学会第26回学術講演会(学会賞受賞記念講演)
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡県)
    • 年月日
      2012-11-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 微小重力環境において液柱形状がマランゴニ対流のモード構造に与える影響2012

    • 著者名/発表者名
      矢野大志、 西野耕一、 河村洋、 上野一郎、 松本聡、 大西充
    • 学会等名
      日本マイクログラビティ応用学会第26回学術講演会
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡県)
    • 年月日
      2012-11-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Stability of Marangoni convection in a liquid bridge2012

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Fujimura
    • 学会等名
      American Physical Society, 65th Annual Meeting of Division of Fluid Dynamics
    • 発表場所
      San Diego, California, USA
    • 年月日
      2012-11-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 液柱マランゴニ対流の安定性-22012

    • 著者名/発表者名
      藤村薫
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2012
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2012-09-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effect of liquid-bridge shape on instability of Marangoni convection in space experiment2012

    • 著者名/発表者名
      Taishi Yano, Koichi Nishino, Hiroshi Kawamura, Ichiro Ueno, Satoshi Matsumoto
    • 学会等名
      15th international symposium on flow visualization
    • 発表場所
      ミンスク(ベラルーシ)(招待講演)
    • 年月日
      2012-06-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Flow and temperature field associated with hydrothermal wave of Marangoni convection in liquid bridge under microgravity2012

    • 著者名/発表者名
      Taishi Yano, Koichi Nishino, Hiroshi Kawamura, Ichiro Ueno, Satoshi Matsumoto
    • 学会等名
      6th Conference of the International Marangoni Association
    • 発表場所
      ハイファ(イスラエル)
    • 年月日
      2012-06-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Research on correlation between particle accumulation structure (PAS) and hydrothermal wave by thermocapillary- driven flow in half-zone liquid bridge2012

    • 著者名/発表者名
      Sano, T. Ueno, I.
    • 学会等名
      63th Int. Astronautical Congress (IAC63)
    • 発表場所
      ナポリ(イタリア)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Non-linear flow fields and their transition process in hanging droplet due to thermocapillary effect2012

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, T. , Takakusagi, T. Ueno, I.
    • 学会等名
      63rd Int. Astronautical Congress (IAC63)
    • 発表場所
      ナポリ(イタリア)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] On - orbit experiment on liquid bridge pinch off under thermocapillary effect in Japan Experiment Module 'Kibo' aboard the ISS2012

    • 著者名/発表者名
      Ueno, Nishino, Ohnishi, Kawamura, Sakurai, Matsumoto
    • 学会等名
      65th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, Galley of Fluid Motion (video)
    • 発表場所
      サンディエゴ(アメリカ)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Lon-duration fluid physics experiments on thermocapillary-driven flow in large liquid bridge on 'Kibo'2012

    • 著者名/発表者名
      Ueno, I. , Sato, F. , Nishino, K. , Kawamura, H. , Matsumoto, S. , Ohnishi, M. , Sakurai, M.
    • 学会等名
      28th annual meeting of The American Society For Gravitational And Space Research (ASGSR)
    • 発表場所
      ニューオーリーンズ(アメリカ)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effect of aspect ratio on thermal convection in open and closed systems

    • 著者名/発表者名
      G. M. Cartland Glover, K. Fujimura, S. C. Generalis
    • 学会等名
      15th Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydroaulics (NURETH15)
    • 発表場所
      Pisa, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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