| 研究課題/領域番号 |
16H06070
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
長谷川 真也 東海大学, 工学部, 准教授 (30580500)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 熱音響現象 / 散逸構造 / エントロピー生成 / 同期現象 |
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| 研究実績の概要 |
細管流路の束(蓄熱器)に閾値を超える温度勾配を与えることにより熱音響自励振動が生じる．熱音響現象は熱力学的サイクルを有する散逸構造系であり，さまざまな非線形現象が生じる．よってエントロピー生成の問題と密接な関係がある．
散逸構造系の非線形現象の一つに，同期現象がある．特に自励振動子に周波数の異なる外力を加えることで，自励振動子と外力の周波数の一致が起こる現象を強制同期と呼び，多様な系での報告がなされている．これまでの研究ではVan der pol方程式や同期分岐図を用いることで，散逸構造系に対する強制同期の力学的側面からの理解がなされてきた．一方で散逸構造系を理解するためには熱力学的側面からの方法があり，熱音響現象における同期現象もエントロピー生成を用いて理解できる可能性がある．
本研究では熱音響自励振動子を対象に，外力を入力したときのエントロピー生成量の測定を行い，同期した場合と同期していない場合についての比較を行った．蓄熱器を高温熱交換器と低温熱交換器によって挟むことで温度勾配を与え，熱音響自励振動を発生させた．
この熱音響自励振動に対して，外部からスピーカで強制外力を加えた．この時，高温熱交換器温度，低温熱交換器温度，さらに高温熱交換器への熱入力を測定することでエントロピー生成を求めた．現在は外力が大きいHopf分岐領域を対象に実験を行っているが，非同期から同期に遷移する際にエントロピー生成が減少する傾向が観測されている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
エントロピー生成の計測を通じて，熱音響現象で生じる非線形性の一つである強制同期に関する検討を行った．現在の実験結果では，非同期から同期に遷移する際にエントロピー生成が減少する傾向が観測されている．熱音響現象で生じる非線形性の理解にエントロピー生成は有効な可能性がある．
また熱音響機関の熱効率と音響インピーダンスの関係を測定するための音場調整方法を数値計算にて検討しており，次年度の実機構築に反映する予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
熱音響現象を対象に，外力の強さと周波数を広い領域で変化させ，同期分岐図を描くと共に，その際のエントロピー生成を測定する．さらに音響インピーダンスと熱効率の関係を測定するための装置を設計し，実験を行う．
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