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2012 年度 実績報告書

軸流による渦輪の制御

研究課題

研究課題/領域番号 21560169
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

内藤 隆  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80242907)

研究期間 (年度) 2009-04-01 – 2013-03-31
キーワード渦輪 / 流体輸送 / 渦構造崩壊の抑制 / 流れの可視化 / 流れの不安定性
研究概要

1)渦輪からの流体放出( Peeling)を抑制する手段の探索:H23年度までの実験および数値計算による研究によって,軸流を伴う渦輪には Head and Tail の渦構造が形成され,これがPeelingと呼ばれる渦度放出の原因となっていることが明らかにされた。現在の段階では,Head and Tailの構造は流れ方向の渦度成分の渦度集中によるものと推測されている。これを踏まえて,回転円筒の出口形状,回転持続時間,回転角速度,噴出流体のスラグ長をさまざまに組み合わせて,実験的にPeelingが抑制される条件を探した結果,次のことが分かった。回転円筒の出口形状については,同じ条件であればオリフィスの方がノズルよりPeelingが抑制されるが,レイノルズ数が高い場合に乱れ強さが大きくなることも分かった。回転持続時間については,渦輪の性質そのものへの影響はあまり変化しないものの,回転円筒が作り出す流れの影響が大きくなってしまうことが判明した。回転角速度は,予想通り小さいほどPeelingが抑えられる。噴出流体のスラグ長は,主として回転角速度とのバランスで抑制に最適な大きさが決定する。
2)数値シミュレーションの改善:Tailが渦輪の進行方向に長く伸び,流れ方向の周期境界の影響が僅かながらある。代表的な初期条件について再度計算を実施し,流れ方向の周期境界の影響の大きさを調査・確認した。
3)湾曲ブレード付ノズルによる軸流を伴う渦輪の実験:流体が噴出する際に旋回速度成分が加わるように湾曲ブレードをノズル内部に取り付け, 形成した渦輪の移動距離・速度を調査したところ,回転円筒を機構として持つノズルよりは劣るものの有意に流体輸送距離を伸ばすことができた。また,そのノズルを用いた渦輪列についても,回転円筒を機構として持つノズルと同じような効果が得られることを確かめた。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] 渦輪による物質輸送の特性2012

    • 著者名/発表者名
      大藏信之
    • 雑誌名

      ながれ(日本流体力学会学会誌)

      巻: 31 ページ: 187 194

    • 査読あり
  • [学会発表] 浮力の影響を受ける渦輪の運動2012

    • 著者名/発表者名
      内藤隆
    • 学会等名
      第10回日本流体力学会中部支部講演会
    • 発表場所
      稲荷山温泉(長野県)
    • 年月日
      20121109-20121110

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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