2001 年度実績報告書

超はっ水性壁の流体抵抗低減化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	12450078
研究機関	東京都立大学
研究代表者	渡辺敬三東京都立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20072134)
研究分担者	水沼博東京都立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20117724) 太田正廣東京都立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80094259) 山内五郎大同工業大学, 工学部, 教授 (10312109) 小方聡東京都立大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50315751)
キーワード	流体工学 / 抵抗減少 / 層流 / 回転二重円筒間内流れ / 流体滑り / 流れの可視化 / 平板摩擦抵抗 / テイラー渦
研究概要	従来から、低分子液体である水やグリセリン水溶液の流動抵抗を低減させる試みは乱流域における壁面構造を変化させるリブレットや振動法による方法がなされてきた。一方、層流域では壁面を超はっ水性壁にする方法が報告されて以来、その生ずる原因について種々の流れ場について実験的に研究がなされてきた。本研究は超はっ水性壁の抵抗低減効果とその生ずる原因を明らかにし、新しい抵抗減少効果を生ずる機能性壁面を創成するために円柱周りの流れ、平板周りの流れそして層流から遷移域の流れ挙動が明確に把握できる回転二重円筒間内流れに対して実験的に研究を実施したものである。平成13年度は回転二重円筒間内流れと機能性壁面の創成に関して以下の問題が明らかにされ、研究成果として得られた。 (1)回転クェッテ流れを内筒回転外筒静止の回転二重円筒実験装置を用いて実現させ、内筒が超はっ水性壁である場合の速度分布をトレーサー法による流れの可視化から内筒壁の極近傍まで測定して、従来熱膜流速計や各種プローブではそのプローブの大きさに伴い測定が不可能だった水道水やグリセリン水溶液における滑り速度の存在を明らかにした。この測定された滑り速度の値は従来本研究代表者らによって報告された回転二重円筒間内流れの内筒に作用する摩擦抵抗モーメント係数に対する抵抗減少効果の実験値と良く一致することが明らかにされた。 (2)テイラー渦の解析が内筒壁で流体の滑り速度の境界条件を考慮することによって解析され、トレーサー法及びLIF法による流れの可視化で得られたテイラー渦の実験結果と比較して良く一致することが明らかにされた。 (3)本研究で得られた滑りを生ずる超はっ水性壁の特性をもつ新しい超はっ水性壁面を試作して円管に応用した。現段階では滑りを生じる壁面の創成には至っていないが、超はっ水性壁の耐久性の点で向上がみられ、プラズマを応用する壁面の創成の可能性を指摘した。

研究成果
(14件)

すべてその他

すべて文献書誌 (14件)

[文献書誌] Keizo Watanabe, Takao Fujita: "Drag Reduction of a Circular Cylinder with Fluids Slip"Proc.of International Conference on Aerospace Science & Aviation Technology, Cairo. 8-10. 1-6 (2001)
[文献書誌] Keizo Watanabe, Satoshi Ogata, Seiji Isozaki, Tsukasa Takayama: "Flow between Two Coaxial Rotating Cylinders With a Highly Water-Repellent Wall"Proc.of the Fifth World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics Thessaloniki, Greece. 2381-2386 (2001)
[文献書誌] 渡辺敬三, 高山司, 磯崎誠二, 小方聡: "超はっ水性壁の二重円筒間内流れに関する研究(抵抗減少効果に及ぼす滑り速度の影響)"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1, II. 3-4 (2001)
[文献書誌] 渡辺敬三, 長谷川学, 小方聡: "超はっ水性壁の抵抗減少効果に関する研究(抵抗減少効果に及ぼす表面性状の影響)"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1, II. 5-6 (2001)
[文献書誌] 渡辺敬三, 高山司, 磯崎誠二, 小方聡: "超はっ水性回転二重円筒間内流れに関する研究(テーラー渦に及ぼす滑り速度の影響)"日本機械学会第79期流体工学部門講演論文集. No.01-3. 213 (2001)
[文献書誌] 水沼博, 杉山恒, 熊谷武: "渦伸張流れにおける界面活性剤水溶液の渦抑制効果"日本機械学会論文集. 67巻662号B編. 2412-2419 (2001)
[文献書誌] 水沼博: "渦伸張流れを中心としたレオロジー的特異現象"日本機械学会第79期流体工学部門講演論文集. No.01-3. 1-4 (2001)
[文献書誌] 永沼博, 袈裟丸敦: "高粘性流体のずり流れに生ずる空洞発生現象について"日本機械学会第79期流体工学部門講演論文集. No.01-3. 1-4 (2001)
[文献書誌] 水沼博, 高木秀之: "平面クェット流出口の流動損傷における速度測定"第49回レオロジー討論会講演要旨集. 285-286 (2001)
[文献書誌] Hiroshi MIZUNUMA, Hisashi SUGIYAMA, Takeshi KUMAGA: "Measurement of Twisting Shear Viscosity in a Vortex Stretching Flow"13rd Pacific Rim Conference on Rheology. 1-3 (2001)
[文献書誌] Satoshi OGATA, Keizo WATANABE: "Drag Reduction of The Flow Past A Circular Cylinder in Surfactant Solution"Proc. of Rheology and Fluid Mechanics of Nonlinear Materials ASME IMEC&E'01. FED-24912. 1-6 (2001)
[文献書誌] 小方聡, 渡辺敬三, 松田忍: "界面活性剤水溶液の円柱の抵抗減少効果に関する研究"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1 II. 95-96 (2001)
[文献書誌] 小方聡, 廣瀬敦, 渡辺敬三: "機能性壁面を用いた流体摩擦の低減化に関する研究"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1 II. 7-8 (2001)
[文献書誌] 小方聡, 渡辺敬三: "界面活性剤水溶液中の回転円板近傍の流れの可視化"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. 5-6 (2002)

2001 年度 実績報告書

超はっ水性壁の流体抵抗低減化に関する研究

研究代表者

渡辺 敬三 東京都立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20072134)

研究成果

[文献書誌] Keizo Watanabe, Takao Fujita: "Drag Reduction of a Circular Cylinder with Fluids Slip"Proc.of International Conference on Aerospace Science & Aviation Technology, Cairo. 8-10. 1-6 (2001)

[文献書誌] Keizo Watanabe, Satoshi Ogata, Seiji Isozaki, Tsukasa Takayama: "Flow between Two Coaxial Rotating Cylinders With a Highly Water-Repellent Wall"Proc.of the Fifth World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics Thessaloniki, Greece. 2381-2386 (2001)

[文献書誌] 渡辺敬三, 高山 司, 磯崎誠二, 小方 聡: "超はっ水性壁の二重円筒間内流れに関する研究(抵抗減少効果に及ぼす滑り速度の影響)"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1, II. 3-4 (2001)

[文献書誌] 渡辺敬三, 長谷川 学, 小方 聡: "超はっ水性壁の抵抗減少効果に関する研究(抵抗減少効果に及ぼす表面性状の影響)"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1, II. 5-6 (2001)

[文献書誌] 渡辺敬三, 高山 司, 磯崎誠二, 小方 聡: "超はっ水性回転二重円筒間内流れに関する研究(テーラー渦に及ぼす滑り速度の影響)"日本機械学会第79期流体工学部門講演論文集. No.01-3. 213 (2001)

[文献書誌] 水沼 博, 杉山 恒, 熊谷 武: "渦伸張流れにおける界面活性剤水溶液の渦抑制効果"日本機械学会論文集. 67巻662号B編. 2412-2419 (2001)

[文献書誌] 水沼 博: "渦伸張流れを中心としたレオロジー的特異現象"日本機械学会第79期流体工学部門講演論文集. No.01-3. 1-4 (2001)

[文献書誌] 永沼 博, 袈裟丸 敦: "高粘性流体のずり流れに生ずる空洞発生現象について"日本機械学会第79期流体工学部門講演論文集. No.01-3. 1-4 (2001)

[文献書誌] 水沼 博, 高木秀之: "平面クェット流出口の流動損傷における速度測定"第49回レオロジー討論会講演要旨集. 285-286 (2001)

[文献書誌] Hiroshi MIZUNUMA, Hisashi SUGIYAMA, Takeshi KUMAGA: "Measurement of Twisting Shear Viscosity in a Vortex Stretching Flow"13rd Pacific Rim Conference on Rheology. 1-3 (2001)

[文献書誌] Satoshi OGATA, Keizo WATANABE: "Drag Reduction of The Flow Past A Circular Cylinder in Surfactant Solution"Proc. of Rheology and Fluid Mechanics of Nonlinear Materials ASME IMEC&E'01. FED-24912. 1-6 (2001)

[文献書誌] 小方 聡, 渡辺敬三, 松田 忍: "界面活性剤水溶液の円柱の抵抗減少効果に関する研究"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1 II. 95-96 (2001)

[文献書誌] 小方 聡, 廣瀬 敦, 渡辺敬三: "機能性壁面を用いた流体摩擦の低減化に関する研究"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1 II. 7-8 (2001)

[文献書誌] 小方 聡, 渡辺敬三: "界面活性剤水溶液中の回転円板近傍の流れの可視化"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. 5-6 (2002)

2001 年度実績報告書

渡辺敬三東京都立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20072134)

[文献書誌] 渡辺敬三, 高山司, 磯崎誠二, 小方聡: "超はっ水性壁の二重円筒間内流れに関する研究(抵抗減少効果に及ぼす滑り速度の影響)"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1, II. 3-4 (2001)

[文献書誌] 渡辺敬三, 長谷川学, 小方聡: "超はっ水性壁の抵抗減少効果に関する研究(抵抗減少効果に及ぼす表面性状の影響)"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1, II. 5-6 (2001)

[文献書誌] 渡辺敬三, 高山司, 磯崎誠二, 小方聡: "超はっ水性回転二重円筒間内流れに関する研究(テーラー渦に及ぼす滑り速度の影響)"日本機械学会第79期流体工学部門講演論文集. No.01-3. 213 (2001)

[文献書誌] 水沼博, 杉山恒, 熊谷武: "渦伸張流れにおける界面活性剤水溶液の渦抑制効果"日本機械学会論文集. 67巻662号B編. 2412-2419 (2001)

[文献書誌] 水沼博: "渦伸張流れを中心としたレオロジー的特異現象"日本機械学会第79期流体工学部門講演論文集. No.01-3. 1-4 (2001)

[文献書誌] 永沼博, 袈裟丸敦: "高粘性流体のずり流れに生ずる空洞発生現象について"日本機械学会第79期流体工学部門講演論文集. No.01-3. 1-4 (2001)

[文献書誌] 水沼博, 高木秀之: "平面クェット流出口の流動損傷における速度測定"第49回レオロジー討論会講演要旨集. 285-286 (2001)

[文献書誌] 小方聡, 渡辺敬三, 松田忍: "界面活性剤水溶液の円柱の抵抗減少効果に関する研究"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1 II. 95-96 (2001)

[文献書誌] 小方聡, 廣瀬敦, 渡辺敬三: "機能性壁面を用いた流体摩擦の低減化に関する研究"日本機械学会2001年年次大会講演論文集. No.01-1 II. 7-8 (2001)

[文献書誌] 小方聡, 渡辺敬三: "界面活性剤水溶液中の回転円板近傍の流れの可視化"日本機械学会関東支部第8期総会講演会講演論文集. 5-6 (2002)