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2018 年度 実績報告書

人工ヘアピン渦列攪乱によるEdge of Chaosの探究

研究課題

研究課題/領域番号 16H04260
研究機関北海道大学

研究代表者

田坂 裕司  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00419946)

研究分担者 村井 祐一  北海道大学, 工学研究院, 教授 (80273001)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード流れの遷移 / 渦運動 / 流体計測 / 流れ制御
研究実績の概要

【シンセシックジェット(SJ)を用いた急拡大管流れの遷移制御】ル・アーブル大学において前年度実施した,急拡大間流れの実験研究に対し,これも昨年度直円管で実施した,SJアクチュエータを用いた攪乱生成を導入し,実験を行った.結果として,SJが生成する周期的変動は,拡大部下流において増幅され効果的に乱流遷移を導入することが分かった.一方で,一様流との速度比を満たすことでSJにより形成されるヘアピン渦列は,それ自体は乱流遷移に大きな影響を与えないことが示された.
【ラグランジアン計測システムの開発】リニアスライダシステムと光学機器を組み合わせることで,流れに沿った流れ場の時空間計測が可能なラグランジアン計測システムを開発した.攪乱注入システムと連動させ,攪乱注入との時間差を調整することで,円管内に形成されるヘアピン渦の挙動,ヘアピン渦からの乱流パフの生成,乱流パフの発達などを時空間で計測することに成功した.フレークを用いた可視化実験では,ヘアピン渦列から乱流パフが生み出される過程で,乱流パフが内包する渦構造と同じスケールを持つ,特徴的な波動が形成されることを示した.これについてはさらに統計的な処理が必要である.
【壁面装飾による孤立乱流塊の減衰推進】乱流パフの減衰過程からパフが持つ特性に迫る研究を実施した.円管表面への超撥水剤の塗布,管壁における点ならびに環状の局所加熱,など試行実験を行った結果,最終的に管壁に気泡を付着させることで,乱流パフの効果的な減衰を実現した.実験を行ったレイノルズ数は主に1900である.気泡形状は,注入した気体体積と管内流れにより決まる.気泡サイズが小さい場合,球形により近い気泡形状から流れがはく離し,大きな乱れの中でパフが消失した.一方,大きな気泡ははく離を伴わない,流れの非対称化を促進し,パフ内の低速ストリークが上流に取り残されることでパフが消失した.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] ル・アーブル大学(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ル・アーブル大学
  • [国際共同研究] オックスフォード大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      オックスフォード大学
  • [雑誌論文] Subcritical transition to turbulence in a sudden circular pipe expansion2018

    • 著者名/発表者名
      Lebon Benoit、Peixinho Jorge、Ishizaka Shun、Tasaka Yuji
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 849 ページ: 340~354

    • DOI

      https://doi.org/10.1017/jfm.2018.421

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 局所壁面加熱による管内乱流パフ内の渦構造変調2019

    • 著者名/発表者名
      金田大希
    • 学会等名
      日本機械学会北海道支部第47回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] 乱流パフ生成過程のラグランジュ追跡計測2019

    • 著者名/発表者名
      高木真也
    • 学会等名
      日本機械学会北海道支部第47回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] Modulation on turbulent puffs in pipe flows by diluted dispersed microbubbles2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Nakamura
    • 学会等名
      71st Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Gradual development of perturbations toward a turbulent puff in pipe flows2018

    • 著者名/発表者名
      Yuji Tasaka
    • 学会等名
      71st Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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