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歳差回転球内流れの基本特性の解明とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 24540416
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 数理物理・物性基礎
研究機関同志社大学

研究代表者

木田 重雄  同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (70093234)

研究分担者 後藤 晋  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40321616)
清水 雅樹  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (20550304)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード歳差回転球 / 安定性 / 臨界帯 / 不規則反転 / 流れの安定性 / 歳差回転楕円体 / 局所攪乱 / リングジェット / 乱流リング / ダイナモ
研究成果の概要

歳差回転球内の非圧縮粘性流体の流れの様相は、球の半径、自転角速度、歳差角速度および流体の動粘性係数で定義される2つの無次元パラメター(レイノルズ数とポアンカレー数)によって特徴付けられ、層流から乱流まで、多様に変化する。本研究では、この流れの最も基本的な特性のひとつとして、定常流に着目し、その構造と存在条件を詳しく調べた。特に、歳差が強い場合には、歳差軸に直交する大円の近傍(臨界帯)に局在する1対の細長い渦の構造を漸近解析によって求めた。また、定常流が安定に存在する範囲をパラメター平面の全体にわたって特定した。さらに、速度場の空間構造が不規則に反転を繰り返すという興味深い現象を観測した。

報告書

(5件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Turbulence driven by precession in spherical and slightly elongated spheroidal cavities2014

    • 著者名/発表者名
      Susumu Goto, Arihito Matsunaga, Masahiro Fujiwara, Michio Nishioka, Shigeo Kida, Masahiro Yamato, Shinya Tsuda
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: undetermined

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical prediction of bright pattern of reflective flakes in a precessing sphere2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: undetermined

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Turbulent mixing in a precessing sphere2013

    • 著者名/発表者名
      Susumu Goto, Masaki Shimizu, Genta Kawahara
    • 雑誌名

      Proc. the Eighth International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (2013)

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion of a small flat plate in a viscous flow2013

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 45 号: 2 ページ: 025503-025503

    • DOI

      10.1088/0169-5983/45/2/025503

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Instability by weak precession of the flow in a rotating sphere.2013

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 雑誌名

      Procedia IUTAM

      巻: 7 ページ: 183-192

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 臨界帯方程式の数値解法2015

    • 著者名/発表者名
      木田重雄
    • 学会等名
      第29回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 歳差回転球内流れの定常流―強歳差の極限2015

    • 著者名/発表者名
      木田重雄
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Stability of steady flow in a precessing sphere2015

    • 著者名/発表者名
      S. Kida
    • 学会等名
      JJ70 Conference
    • 発表場所
      Salamanca, Spain
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Boundary-layer-flow instability in a rapidly rotating and strong precessing sphere2015

    • 著者名/発表者名
      S. Kida
    • 学会等名
      15th European Turbulence Conference
    • 発表場所
      Delft, The NEtherlands
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 希薄な陽イオン性界面活性剤水溶液の乱流2015

    • 著者名/発表者名
      堀本康文、後藤晋、河原源太
    • 学会等名
      京都若手ソフトマター研究会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Laboratory experiments and numerical simulations of flows in precessing cavities2015

    • 著者名/発表者名
      Susumu Goto
    • 学会等名
      LIMSI seminar
    • 発表場所
      LIMSI, France
    • 年月日
      2015-03-04
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Linear stability of steady flow in a precessing sphere -- Global and local disturbances2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 学会等名
      67th Annual meeting of the APS division of fluid dynamics
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2014-11-23 – 2014-11-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Transition to turbulence in weakly precessing spherical and spheroidal cavities2014

    • 著者名/発表者名
      Susumu Goto
    • 学会等名
      France-Japan workshop on transition to turbulence
    • 発表場所
      Osaka University
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 歳差運動をする容器内における界面活性剤水溶液の定常流の不安定性2014

    • 著者名/発表者名
      堀本康文、後藤晋、河原源太
    • 学会等名
      第92期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2014-10-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 歳差運動をする容器内における界面活性剤水溶液の乱流の統計2014

    • 著者名/発表者名
      堀本康文、後藤晋、河原源太
    • 学会等名
      日本レオロジー学会第62回レオロジー討論会
    • 発表場所
      福井市交流プラザ
    • 年月日
      2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Flow instability and turbulence in a precessing spherical and spheroidal cavity2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 学会等名
      iTi Conference on turbulence VI
    • 発表場所
      Bertinoro, Italy
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] The structure of shear layers in a precessing sphere2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 学会等名
      Vortical structures and wall turbulence
    • 発表場所
      Centro Congressi Villa Mondragone, Rome, Italy
    • 年月日
      2014-09-19 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Instability of steady flow in a precessing sphere2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 学会等名
      Interscale transfers and flow topology in equilibrium and nonequilibrium turbulence
    • 発表場所
      Sheffield University, Sheffield, England
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Stability of Steady Flow in a Precessing Sphere --- Global and Local Disturbances2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 学会等名
      London Mathematical Society
    • 発表場所
      Imperial College, London, UK
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Localized unstable modes in a precessing sphere2013

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 学会等名
      European Turbulence Conference 14
    • 発表場所
      Ecole Normal Superieur de Lyon, Lyon, France
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 歳差回転球体内の定常流の線形安定性―大域攪乱と局所攪乱2013

    • 著者名/発表者名
      木田重雄
    • 学会等名
      日本流体力学会
    • 発表場所
      東京農工大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 歳差回転する球体内流における乱流リングとMHDダイナモ2013

    • 著者名/発表者名
      清水雅樹,小池裕貴,木田重雄
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 歳差回転球内流における乱流リングの生成維持メカニズム2013

    • 著者名/発表者名
      小池裕貴,清水雅樹,木田重雄
    • 学会等名
      多重物理・多重スケール乱流現象の数理 (数理研研究集会)
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Instability by weak precession of the flow in a rotating sphere2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 学会等名
      Topological Fluid Dynamics (IUTAM Symposium)
    • 発表場所
      Issac Neqton Institute for Mathematical Sciences (UK)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] A turbulent ring and MHD dynamo in a precessing sphere2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeo Kida
    • 学会等名
      Tangled Magnetic Fields in Astro- and Plasma Physics (Workshop)
    • 発表場所
      Edinburgh (UK)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Continuous spin-up and dynamo in a precessing sphere2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Koike, M. Shimizu, S. Kida, G. Kawahara, S. Goto
    • 学会等名
      JSST 2012, International Conference on Simulation Technology
    • 発表場所
      神戸大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 微小な鱗扁状粒子による乱流の可視化

    • 著者名/発表者名
      後藤晋
    • 学会等名
      第41回 可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Turbulent mixing in a precessing sphere

    • 著者名/発表者名
      Susumu Goto
    • 学会等名
      Eighth International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
    • 発表場所
      ENSMA, Poitiers, France
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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