| 研究課題/領域番号 |
22246112
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| 研究機関 | 独立行政法人海上技術安全研究所 |
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研究代表者 |
川島 英幹 独立行政法人海上技術安全研究所, 流体設計系, 主任研究員 (20450679)
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| 研究分担者 |
川口 靖夫 東京理科大学, 理工学部, 教授 (20356835)
辻 義之 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00252255)
岩本 薫 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 特任准教授 (50408712)
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| キーワード | 乱流摩擦抵抗 / 幾何学的粗度 / 水槽試験 / DNS / 二重円筒試験 / 流場計測 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、物体の表面粗度が乱流中の流体摩擦抵抗へ影響を与える際に、どのような粗度パラメータがその現象を支配するかを解明することである。そこで、管理されたパラメータの幾何学的粗度の施工方法の開発、幾何学的粗度を施工した平板を対象とした水槽試験の実施、幾何学的粗度を施工した二重円筒試験の実施、波状粗面を対象としたDNS計算の実施、局所的な摩擦抵抗の時間変化を計測する手法について検討を行った。成果は以下の通りである。注射器状の容器に封入した塗料、樹脂に任意の圧力をかけて、注射針状のノズルから、塗料、樹脂を塗出させ、この注射器形式の塗布装置をコンピュータ制御により移動させることにより、任意の2次元的な凸線縞を平板上に施工可能な幾何学的粗度製造装置を製作した。本装置を用いて、高さは同じだが、凸部の間隔(粗度の頻度)の違う、2次元の幾何学的粗度を施工した平板を2種製作し、水槽試験を実施し、同じ高さの粗度であっても、粗度の頻度の違いにより乱流摩擦抵抗の増加率が変化することを確認した。二重円筒試験においても、3角柱状の2次元的粗度を対象とした実験を実施し、水槽試験結果と同様に、同じ高さの粗度であっても、凸部の頻度により抵抗増加率が変化したことを確認した。また、同形状の凹部については、凸部に比較して、抵抗増が少ないことが確認された。正弦関数状の波状粗面を対象としたDNS計算を行った結果、同じ粗度高さであっても、振幅に比較して波長が長いと抵抗増が小さくなり、その抵抗増の大部分は圧力抵抗成分であることが判った。これらの実験、計算の結果、粗度の頻度及び波長振幅比が摩擦抵抗増の支配パラメータの一部であることが判った。
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