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粘弾性流体の壁乱流における二方程式およびレイノルズ応力方程式モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 25420131
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 流体工学
研究機関東京理科大学

研究代表者

塚原 隆裕  東京理科大学, 理工学部, 講師 (60516186)

研究分担者 川口 靖夫  東京理科大学, 理工学部, 教授 (20356835)
研究協力者 田邉 真明  
高橋 通博  
嶺岸 卓也  
原 峻平  
池上 明人  
井上 俊  
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード乱流モデル / 乱流 / 粘弾性流体 / シミュレーション工学 / 流体工学 / 流体 / 熱工学
研究成果の概要

二方程式モデル(非等方性/等方性k-εモデル,k-ωモデル)およびレイノルズ応力方程式モデルをフレームワークとして,粘弾性流体の抵抗低減流れを再現し得る乱流モデルの構築を目的とした.直接数値解析および界面活性剤水溶液の実験も行い,そのデータベースを元にa-prioriテストを通じて,粘弾性寄与項やGiesekus構成方程式に現れる非線形項について新たなモデルを提案した.粘弾性流体における複雑流路(有限平板周りやバックステップ流路)の乱流を調査し,Kelvin-Helmholtz渦の抑制効果,剥離点距離の延長,および主流揺動を見出し,それらの解明と(乱流モデルによる)予測を行った.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Characteristic turbulent structure of a modified drag-reduced surfactant solution flow via dosing water from channel wall2015

    • 著者名/発表者名
      Zaiguo Fu, Yuichiro Iwaki, Masaaki Motozawa, Takahiro Tsukahara, Yasuo Kawaguchi
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Fluid Flow

      巻: 53 ページ: 135-145

    • DOI

      10.1016/j.ijheatfluidflow.2015.03.006

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 界面活性剤添加による抵抗低減流れの乱流エネルギスペクトルに関する考察2014

    • 著者名/発表者名
      原 峻平,伊井 隆介,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 雑誌名

      日本流体力学会誌「ながれ」

      巻: 33 ページ: 531-538

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stress field analysis around vortex in elastic layer of viscoelastic turbulent channel flow2014

    • 著者名/発表者名
      T. Minegishi, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 530 ページ: 012059-012059

    • DOI

      10.1088/1742-6596/530/1/012059

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of fluid viscoelasticity on turbulence and large-scale vortices behind wall-mounted plates2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tsukahara, Masaaki Tanabe, Yasuo Kawaguchi
    • 雑誌名

      Advances in Mechanical Engineering

      巻: 2014 ページ: 823138-823138

    • DOI

      10.1155/2014/823138

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat transfer in a viscoelastic orifice flow at low to moderate Reynolds numbers2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tsukahara, Tomohiro Kawase, Yasuo Kawaguchi
    • 雑誌名

      Computational Thermal Sciences

      巻: 6 号: 1 ページ: 79-90

    • DOI

      10.1615/computthermalscien.2014006371

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proposal of damping function for low-Reynolds-number k-ε model applicable in prediction of turbulent viscoelastic-fluid flow2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tsukahara, Yasuo Kawaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Mathematics

      巻: 2013 ページ: 197628-197628

    • DOI

      10.1155/2013/197628

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 粘弾性流体の回転平面クエット流に関するDNS解析:ロールセル不安定性の変化2015

    • 著者名/発表者名
      戸倉 彰太,石田 貴大,塚原 隆裕
    • 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(福岡県)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Elasto-inertial turbulence in subcritical regime of wall-bounded flows2015

    • 著者名/発表者名
      T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      The 3rd International Workshop on Fluid Flow, Heat Transfer and Turbulent Drag Reduction (IWFHT2015)
    • 発表場所
      Xi'an, China
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Reynolds-stress model for turbulent flow of a drag-reducing viscoelastic fluid2015

    • 著者名/発表者名
      S. Inoue, T. Tsukahara, S. Jakirlic, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      The 5th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Viscoelastic stress field in turbulent flow behind backward-facing step2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ikegami, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      The 5th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低レイノルズ数バックステップ乱流に対する粘弾性の影響2015

    • 著者名/発表者名
      池上 明人,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 学会等名
      第93期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2015-11-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 粘弾性流体の抵抗低減乱流におけるレイノルズ応力方程式モデルの適用2015

    • 著者名/発表者名
      井上 俊,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 学会等名
      第93期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2015-11-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 粘弾性流体乱流の抵抗低減に関する数値シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      塚原 隆裕
    • 学会等名
      一般社団法人日本機械学会 イノベーションセンター研究協力事業委員会所属分科会RC-D15「産業界におけるCFD 利用の高度化に関する研究分科会」研究会
    • 発表場所
      東京理科大学 神楽坂キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 粘弾性流体乱流のバックステップ流れに現れる搖動現象の実験的研究2015

    • 著者名/発表者名
      伊井 隆介,原 峻平,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of organized turbulent structure by pattern recognition technique in drag-reducing surfactant solution flow in a channel2015

    • 著者名/発表者名
      S. Hara, R. Ii, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer
    • 発表場所
      Sarajevo, Bosnia and Herzegovina
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of viscoelasticity on turbulent flow over a backward-facing step2015

    • 著者名/発表者名
      A. Ikegami, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      The ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2015
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modification of coherent eddy structure near the wall by polymer dosing from the wall2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawaguchi, T. Tsukahara
    • 学会等名
      The ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2015
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-07-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Turbulence modulation and instability induced by surfactant additives in backward-facing step flow2015

    • 著者名/発表者名
      R. Ii, S. Hara, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
    • 発表場所
      Melbourne, Australia
    • 年月日
      2015-06-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バックステップを通過する粘弾性流体乱流の緩和過程における伝熱特性に関する実験的研究2015

    • 著者名/発表者名
      伊井 隆介,原 峻平,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 学会等名
      第52回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県)
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] DNSによる粘弾性流体チャネル乱流内の渦抑制に関する応力場解析2014

    • 著者名/発表者名
      嶺岸 卓也,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 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
      富山大学五福キャンパス(富山県)
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 非線形 k-εモデルを基にした粘弾性流体の乱流予測2014

    • 著者名/発表者名
      高橋 通博,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 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
      富山大学五福キャンパス(富山県)
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of non-linear k-ε model to viscoelastic fluid flow2014

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      Tenth International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements
    • 発表場所
      Marbella, Spain
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Near wall turbulent structure in drag-reducing channel flow with polymer dosing from the wall2014

    • 著者名/発表者名
      R. Goto, Z. Fu, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      Tenth International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements
    • 発表場所
      Marbella, Spain
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 界面活性剤添加による抵抗低減流れの乱流エネルギスペクトルに関する考察2014

    • 著者名/発表者名
      原 峻平,伊井 隆介,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2014
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(宮城県)
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Operation of functional fluid by local wall heating in a drag-reducing surfactant solution flow2014

    • 著者名/発表者名
      S. Hara, S. Kawada, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      The 15th International Heat Transfer Conference
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 壁面加熱による界面活性剤溶液流れの乱流抑制効果の改変 (2)―PIVによる乱れ変動の検討2014

    • 著者名/発表者名
      伊井 隆介,原 峻平,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      アクトシティ浜松・コングレスセンター(静岡県)
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 壁面加熱による界面活性剤溶液流れの乱流抑制効果の改変 (1)―ミセル会合数に基づくモデル2014

    • 著者名/発表者名
      原 峻平,伊井 隆介,塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      アクトシティ浜松・コングレスセンター(静岡県)
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Modification of drag-reduced flow by dosing water from the wall: Investigation of turbulent structure by PIV2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Iwaki, M. Motozawa, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      8th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena
    • 発表場所
      Poitiers, France
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Investigation on functionality of surfactant solution in turbulent heat transfer downstream of orifice2013

    • 著者名/発表者名
      S. Kawada, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      8th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Thermodynamics
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Flow visualization experiment on elasto-inertial turbulence in transitional channel flow2013

    • 著者名/発表者名
      T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      12th International Symposium on Fluid Control, Measurements, and Visualization
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] DNS study on vortices induced by flat-plate vortex generator in drag-reducing turbulent flow2013

    • 著者名/発表者名
      M. Tanabe, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      12th International Symposium on Fluid Control, Measurements, and Visualization
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Budget of constitutive stress in viscoelastic turbulent channel flow by DNS2013

    • 著者名/発表者名
      T. Minegishi, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      4th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of low Reynolds number k-ε model for viscoelastic fluid flow2013

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      4th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Viscoelastic turbulent channel flow obstructed with three-dimensional finite ribs2013

    • 著者名/発表者名
      M. Tanabe, T. Tsukahara, Y. Kawaguchi
    • 学会等名
      4th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 粘弾性流体乱流おける低レイノルズ数型k-εモデルの改良2013

    • 著者名/発表者名
      嶺岸卓也,高橋通博,塚原隆裕,川口靖夫
    • 学会等名
      第91期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 遷移域の平行平板間流れにおいて発生する粘弾性流体の流動不安定と乱流構造変化2013

    • 著者名/発表者名
      塚原 隆裕,川口 靖夫
    • 学会等名
      可視化情報シンポジウム2013
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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