| 研究課題/領域番号 |
21K14450
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022)
大阪市立大学 (2021) |
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研究代表者 |
増田 勇人 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 講師 (90781815)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 熱・物質移動 / テイラー渦流 / 異常輸送 / 非平衡 / 数値流体力学 / 非ニュートン流体 / 伝熱促進 / 熱対流 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，非平衡・不均一な場におけるテイラー渦流の熱・物質移動特性を検討した。円錐系テイラー渦流や温度分布を伴う円筒系テイラー渦流を対象とし，実験による流動観察，温度計測，および数値解析を行った。なお，流体には高分子流体を用いた。円錐系テイラー渦流において，Meridional flowによる渦セルの上昇速度は高分子流体のレオロオジー特性の影響を受けることがわかった。また，温度不均一場における円筒系テイラー渦流では，テイラー渦流と自然対流の相互作用によって多様な流動モードが観測され，テイラー渦流と自然対流が交互に出現するモードでは伝熱が促進された。
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| 自由記述の分野 |
化学工学，流体工学，伝熱工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
プロセス強化技術の創出において，流体運動を介した熱・物質移動の促進が求められている。本研究では，非平衡・不均一な場において熱・物質移動が促進されることを実証した。特に，温度分布を伴う円筒系テイラー渦流において，安定したテイラー渦流が形成される領域よりも低レイノルズ数域の方が，平均ヌッセルト数が大きくなることがわかった。これはテイラー渦流と熱対流の相互作用によるものであるが，非平衡・不均場では低レイノルズ数，すなわち，機械的なエネルギー投入（ここでは内円筒の回転）を抑えた状態で熱・物質移動強化が可能であることを示した先進的な成果であり，省エネルギーに向けた新規技術への転換が期待できる。
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