• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実績報告書

人工ボイド波を用いた乱流境界層内部構造の制御法の新規開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14583
研究機関北海道大学

研究代表者

PARK HYUNJIN  北海道大学, 工学研究院, 助教 (00793671)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード乱流境界層制御 / 気液二相流 / ボイド波
研究実績の概要

船舶の摩擦抵抗低減技術として空気潤滑法が開発されたが,抵抗低減効率が低く,今だ広く普及されていない.その中で,模型船実験により,乱流境界層にボイド波が存在する際に抵抗低減が生じることがわかった.またチャネル実験により,気泡注入時に脈動を与え人工的にボイド波を作ることで,抵抗低減効果が向上することも確認された.人工ボイド波を用いて空気潤滑法の効率と安定性を改善できると期待される.しかし,いずれの実験も低速・短距離での実験であり,実用条件のような高速・長距離におけるボイド波の抵抗低減効果は不明である.さらに,高速流れでボイド波が有効だとしても,ボイド波の最適化に関する検知がない.
本研究のH29年度では,自然に発達するボイド波の周波数に合わせて生成した人工ボイド波が長距離において維持できることがわかった.H30年度には,(1)高速流れの抵抗低減におけるボイド波の有効性の確認と(2)長距離におけるボイド波の成長過程を調べた.
【1.高速流れの抵抗低減におけるボイド波の有効性】
海上技術安全研究所が所有する高速チャネルを用いて,空気潤滑法により抵抗低減効果が生じる際に,船舶の巡航速度と同様な5-10m/sの高速流れでもボイド波が生じるか,また人工ボイド波で抵抗低減効果が向上するかを調べた.実験結果,高速流れでも抵抗低減時にボイド波が確認された.また,既存の空気潤滑法では8m/s以上の流れで得られなかった抵抗低減効果を,人工ボイド波を与えることで得られることが確認された.
【2.長距離におけるボイド波の成長過程】
当研究室が保有している10mの水平矩形チャネルに6mのレールを搭載させて,単一の気泡群を追跡しながら観察することで,流れと共にボイド波が発達していく過程を調べた.波形の先端で微小気泡同士の合体が活発になり,移流速度が増加することで,ボイド波が成長していくことが確認された.

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] IMFT(Toulouse Fluid Mechanics Institute)(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      IMFT(Toulouse Fluid Mechanics Institute)
  • [雑誌論文] Bubbly drag reduction investigated by time-resolved ultrasonic pulse echography for liquid films creeping inside a turbulent boundary layer2019

    • 著者名/発表者名
      Park Hyun Jin、Tasaka Yuji、Murai Yuichi
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: 103 ページ: 66-77

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2018.12.025

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bubbly drag reduction accompanied by void wave generation inside turbulent boundary layers2018

    • 著者名/発表者名
      Park Hyun Jin、Tasaka Yuji、Murai Yuichi
    • 雑誌名

      Experiments in Fluids

      巻: 59 ページ: 116

    • DOI

      10.1007/s00348-018-2621-1

    • 査読あり
  • [学会発表] ボイド波生成による高速チャネル乱流の摩擦抵抗低減率向上2019

    • 著者名/発表者名
      田中泰爾,朴炫珍,田坂裕司,村井祐一,川北千春
    • 学会等名
      第24回 動力・エネルギー技術シンポジウム
  • [学会発表] 超音波パルスエコグラフィを用いた高時空間分解能を持つ気泡分布計測手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      赤坂信太郎,朴炫珍,田坂裕司,村井祐一
    • 学会等名
      可視化情報シンポジウム
  • [学会発表] 壁面気液混相乱流計測のための光学的・音響的アプローチ2019

    • 著者名/発表者名
      朴炫珍
    • 学会等名
      混相流シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Use of void waves for frictional drag reduction2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Murai, T. Tanaka, H.J. Park, Y. Tasaka
    • 学会等名
      8th European-Japanese Two-Phase Flow Group Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 模型船を用いた気泡流におけるせん断応力の波形解析2018

    • 著者名/発表者名
      大上聖史,大沼翔,大石義彦,河合秀樹,朴炫珍,村井祐一
    • 学会等名
      混相流シンポジウム
  • [学会発表] ニュートン流体中の分散気泡が与える非ニュートン性評価2018

    • 著者名/発表者名
      芳田泰基,朴炫珍,田坂裕司,村井祐一
    • 学会等名
      混相流シンポジウム
  • [学会発表] 水平チャネル流における気泡通過時の乱流せん断応力の統計的評価2018

    • 著者名/発表者名
      大石義彦,大沼翔,河合秀樹,朴炫珍,田坂裕司,村井祐一
    • 学会等名
      混相流シンポジウム
  • [学会発表] 船底平面に生成した気液二相乱流境界層における人工ボイド波の発達2018

    • 著者名/発表者名
      田中泰爾,朴炫珍,田坂裕司,村井祐一
    • 学会等名
      混相流シンポジウム
  • [学会発表] 気泡の並進運動方程式の性質について2018

    • 著者名/発表者名
      中村幸太郎,Hyun Jin Park,田坂裕司,村井祐一
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2018-50周年記念シンポジウム
  • [学会発表] 乱流境界層内を移流する気泡流の超音波計測2018

    • 著者名/発表者名
      朴炫珍,田坂裕司,村井祐一
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
  • [学会発表] 乱流せん流断中の気泡の平衡サイズ分布の理論と計測2018

    • 著者名/発表者名
      村井祐一,田中泰爾,朴炫珍,田坂裕司
    • 学会等名
      第19回キャビテーションに関するシンポジウム
  • [学会発表] マイクロバブルがもたらす乱流構造変調のレーザー断面撮影による時空間三次元計測2018

    • 著者名/発表者名
      牛山大輝,朴炫珍,田坂裕司,村井祐一
    • 学会等名
      機械学会流体工学部門講演会
  • [学会発表] 超音波スピニングレオメトリ2018

    • 著者名/発表者名
      田坂裕司,芳田泰基,朴炫珍,村井祐一
    • 学会等名
      機械学会流体工学部門講演会
  • [学会発表] 間欠的に注入される気泡群により促進される矩形チャネル内の乱流摩擦抵抗低減2018

    • 著者名/発表者名
      朴炫珍,田坂裕司,村井祐一
    • 学会等名
      機械学会流体工学部門講演会
  • [学会発表] 超音波パルスエコグラフィーによる気液二相チャネル流の高時間分解計測2018

    • 著者名/発表者名
      赤坂信太郎,人見純平,澤田航希,朴炫珍,田坂裕司,村井祐一
    • 学会等名
      日本機械学会北海道学生会第48回学生員卒業研究発表講演会

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi