| 研究課題/領域番号 |
26289036
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 一部基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
杉本 信正 関西大学, システム理工学部, 教授 (20116049)
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| 研究分担者 |
清水 大 福井工業大学, 工学部, 教授 (40448048)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2014年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | 熱流体力学 / 熱音響 / 不安定性 / 非線形波動・振動 / 熱機関 / エネルギーハーベスティング / 非線形現象 / 不安定 / 自励振動 / 熱流 / 非線形 / 非線形振動・波動 |
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| 研究成果の概要 |
本研究は，気体中を流れる熱流の不安定性が引き起こす熱音響現象の非線形挙動を解明し，実験でその結果を検証することを目的としている．理論面では温度勾配をうける流路内の波動伝播に対して、非線形領域で適用できる近似理論体系を構築した。これにより衝撃波や音響流を含む自励振動を定量化できることが期待される。実験では両端が閉じられた直管やループ管路内にスタックを配置することにより熱流を発生させ、その不安定化から自励振動の発生を確認した。不安定化の始まりを近似理論を用いてもシミュレーションすることが可能になった。また、エネルギーハーベスティングを目指して自励振動を利用した振動発電を実際に試みた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
熱音響現象は熱的な要因で発生する音の発生を意味するが、本研究では熱流の不安定化による気体の強い振動が自然に生じる現象を取り扱う。この現象を定量化することは難しく、振幅が微小な場合の解析だけがこれまで行われてきたが、不安定化後の振幅が大きくなった場合に適用できる理論はこれまでなかった。本研究では、粘性や熱伝導性による拡散の影響と圧力振幅の大きさに応じた理論体系を構築した。これにより、不安定化から自励振動の発生の定量化が可能になる。また、直管やループ管路を用いて自励振動を実験でも発生させ、理論の根拠や結果について調べた。こうした研究は将来の環境・エネルギー問題の解決への試みとなる。
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