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2013 年度 研究成果報告書

マルチスケール誘起乱流の構造とスカラー拡散機構の解明および超高効率ミキサーの開発

研究課題

  • PDF
研究課題/領域番号 22360076
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関名古屋大学

研究代表者

長田 孝二  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50274501)

研究分担者 久保 貴  名城大学, 理工学部, 准教授 (20372534)
酒井 康彦  名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (20162274)
連携研究者 寺島 修  名古屋大学, 大学院工学研究科, 助教 (50570751)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワード流体工学 / 乱流 / スカラー / 混合 / ミキサー
研究概要

本研究は,フラクタル形状を有する格子によって生成される“マルチスケール誘起乱流”の構造を風洞および水槽実験とスーパコンピュータを用いた三次元直接数値計算(DNS)により明らかにするとともに,その中でのスカラー(熱と物質)の乱流拡散機構を明らかにすることを目的とした.
風洞実験では乱流エネルギ収支式に現れる各項を実測することにより,フラクタル格子乱流におけるエネルギ生成と減衰のメカニズムを明らかにした.また,実験では計測不可能な統計量をDNSにより調べ,フラクタル格子乱流の構造解明に寄与した.さらに,水槽実験により,フラクタル格子乱流中ではスカラーの混合が著しく促進されることを明らかにした.

  • 研究成果

    (57件)

すべて 2013 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (21件) (うち査読あり 20件) 学会発表 (34件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] 正方格子およびフラクタル格子乱流場における高シュミット数スカラ混合に関する実験的研究2013

    • 著者名/発表者名
      星野晃一,長田孝二,酒井康彦,鈴木博貴,鵜飼涼太,寺島修,伊藤靖仁
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編)

      巻: 79巻, 799号 ページ: 304-316

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フラクタル格子乱流の空間発展に関する風洞実験(第1報,I型熱線プローブを用いた乱流場の基本特性の計測)2013

    • 著者名/発表者名
      鈴木浩之,長田孝二,酒井康彦,鈴木博貴,寺島修,稲葉拓人
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編)

      巻: 79巻, 798号 ページ: 115-125

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 輝度分布補間によるPIV計測精度向上(擬似粒子画像によるフーリエ補間の導入効果の解析)2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編)

      巻: 78巻, 790号 ページ: 1248-1259

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 格子乱流のエネルギー減衰域における不変量について2012

    • 著者名/発表者名
      北村拓也,長田孝二,酒井康彦,佐宗章弘,寺島修,斎藤大輝,原崎辰耶
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編)

      巻: 78巻, 795号 ページ: 1928-1941

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative Visualization of High-Schmidt-Number Turbulent Mixing in Grid Turbulence by means of PLIF2012

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, and Y. Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Visualization

      巻: Vol. 15 ページ: 109-117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Study on the Spatial Development of Multiscale/Fractal-Generated Turbulence2012

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, Y. Sakai, H. Suzuki, and O. Terashima
    • 雑誌名

      Proc. of the 8th KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference

      巻: GSF29-003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 熱線を用いたCO_2軸対称噴流拡散場の二成分瞬間速度・瞬間濃度の同時計測2011

    • 著者名/発表者名
      酒井康彦,長田孝二,久保貴,市野修平,堀内健二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編)

      巻: 77巻, 775号 ページ: 486-495

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CO_2軸対称噴流拡散場におよぼす周囲流の乱れの影響2011

    • 著者名/発表者名
      長田孝二,酒井康彦,山口卓哉,寺島修
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編)

      巻: 77巻, 775号 ページ: 496-506

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 格子乱流の影響を受けた乱流境界層の統計的特性(直接数値計算による空間発展解析)2011

    • 著者名/発表者名
      鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦,早瀬敏幸
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編)

      巻: 77巻, 775号 ページ: 737-748

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNS on a Spatially Developing Grid Turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, Y. Sakai, and T. Hayase
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: Vol. 38 ページ: 032043

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNS on a Spatially Developing Grid Turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, Y. Sakai, and T. Hayase
    • 雑誌名

      Proc. of the 13th European Turbulence Conference

      巻: 092-ETC13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative Visualization of High-Schmidt-Number Scalar Mixing in Grid Turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, and Y. Sakai
    • 雑誌名

      Proc. of the 11th Asian Symposium on Visualization

      巻: ASV11-04-05

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Experimental Study on Turbulent Mixing of High-Schmidt-Number Scalar in Grid Turbulence by means of PIV and PLIF2011

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, Y. Sakai, and R. Ukai
    • 雑誌名

      Proc. of ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2011

      巻: AJK2011-21013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Numerical Simulation of Turbulent Mixing in Regular and Fractal Grid Turbulence2010

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, Y. Sakai, and T. Hayase
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: Vol. T142 ページ: 014065

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Schmidt Number Scalar Transfer in Regular and Fractal Grid Turbulence2010

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, Y. Sakai, and R. Ukai
    • 雑誌名

      Physica Scripta

      巻: Vol. T142 ページ: 014069

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Numerical Simulation of Regular and Fractal-Grid Turbulence Using the Immersed Boundary Method and Fully Conservative Higher-Order Finite-Difference Schemes2010

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, Y. Sakai, and T. Hayase
    • 雑誌名

      International Review of Physics

      巻: Vol. 4 ページ: 83-90

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高Sc数スカラー乱流輸送に対するPLIF計測の補正処理法(励起光強度の時空間変化および量子収率の時間変化の非計測補正)2010

    • 著者名/発表者名
      鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦,鵜飼涼太
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編)

      巻: 76巻, 770号 ページ: 1543-1551

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フラクタル格子により生成されるマルチスケール誘起乱流の構造とスカラー拡散機構(第2報,DNSによる一様等方性と間欠性に及ぼす格子パラメータの影響の検討)2010

    • 著者名/発表者名
      鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦,早瀬敏幸
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編)

      巻: 76巻, 772号 ページ: 2024-2031

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurements of Axisymmetric CO_2 Jets Issuing into Regular and Fractal Grid Turbulence2010

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, Y. Sakai, T. Yamaguchi, S. Ichino, and T. Kubo
    • 雑誌名

      Proc. of the 3rd International Conference on Jets, Wakes, and Separated Flows

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurements of High-Schmidt-Number Scalar Mixing Layers by Means of High-Accuracy PIV and PLIF2010

    • 著者名/発表者名
      R. Ukai, H. Suzuki, K. Nagata, and Y. Sakai
    • 雑誌名

      Proc. of the 14th International Symposium on Flow Visualization

      巻: ISFV12-7C-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNS of Grid Turbulence with Scalar Transfer Using the Immersed Boundary Method and Fully Conservative Higher-Order Finite- Difference Schemes2010

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata H. Suzuki, Y. Sakai, and T. Hayase
    • 雑誌名

      Proc. of International Workshop on Process Intensification 2010

      ページ: 85-86

  • [学会発表] Experimental Evaluation of Turbulence Kinetic Energy Balance in Fractal-Generated Turbulence2013

    • 著者名/発表者名
      T. Inaba, K. Nagata, Y. Sakai, H. Suzuki, O. Terashima, and Y. Ito
    • 学会等名
      The 4th JUACEP Workshop on Engineering and Science
    • 発表場所
      University of Michigan, USA.
    • 年月日
      2013-03-21
  • [学会発表] Stereo PIV Measurement of Grid Turbulence in Liquid Phase2013

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, K. Hoshino, K. Nagata, Y. Ito, Y. Sakai, and O. Terashima
    • 学会等名
      The 4th JUACEP Workshop on Engineering and Science
    • 発表場所
      University of Michigan, USA.
    • 年月日
      2013-03-21
  • [学会発表] Effect of Grid-Generated Turbulence on Properties of Turbulent Boundary Layer2013

    • 著者名/発表者名
      S. Nakano, K. Nagata, Y. Sakai, O. Terashima, Y. Ito, and K. Hiruta
    • 学会等名
      The 4th JUACEP Workshop on Engineering and Science
    • 発表場所
      University of Michigan, USA.
    • 年月日
      2013-03-21
  • [学会発表] PIV-PLIF計測による正方格子およびフラクタル格子乱流中のスカラー混合に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      星野晃一,長田孝二,伊藤靖仁,酒井康彦,鈴木博貴,寺島修
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第62期総会・講演会
    • 発表場所
      三重大学
    • 年月日
      2013-03-19
  • [学会発表] 輝度分布補間によるPIV解析精度向上の試み2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦,長谷川豊,牛島達夫
    • 学会等名
      第90期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2012-11-18
  • [学会発表] Direct Numerical Simulation of Fractal/Multiscale-Generated Turbulence2012

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, Y. Sakai, H. Suzuki, and O. Terashima
    • 学会等名
      9th China-Japan Workshop on Turbulent Flows
    • 発表場所
      Xian, China
    • 年月日
      2012-10-17
  • [学会発表] Experimental Study on Scalar Mixing Layer in Regular/Fractal Grid Turbulence2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakai, K. Nagata, H. Suzuki, K. Hoshino, O. Terashima, and Y. Ito
    • 学会等名
      9th China-Japan Workshop on Turbulent Flows
    • 発表場所
      Xian, China
    • 年月日
      2012-10-16
  • [学会発表] Development of Shear Free Scalar Mixing Layer in Regular/Fractal Grid Turbulence2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakai, K. Nagata, H. Suzuki, K. Hoshino, and O. Terashima
    • 学会等名
      2nd UK-Japan Bilateral and 1st Ercoftac Workshop on Turbulent Flows Generated/Designed in Multiscale/Fractal Ways : Fundamentals and Applications
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] Wind Tunnel Experiments on the Spatial Development of Fractal-Generated Turbulence2012

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, Y. Sakai, H. Suzuki, H. Suzuki, and O. Terashima
    • 学会等名
      2nd UK-Japan Bilateral and 1st Ercoftac Workshop on Turbulent Flows Generated/Designed in Multiscale/Fractal Ways : Fundamentals and Applications
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] Numerical Simulation on Turbulence Generated by the Multiscale Grid2012

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, Y. Sakai, T. Hayase, and Y. Hasegawa
    • 学会等名
      2nd UK-Japan Bilateral and 1st Ercoftac Workshop on Turbulent Flows Generated/Designed in Multiscale/Fractal Ways : Fundamentals and Applications
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] Simultaneous Measurement of the Velocity and Pressure Near the Turbulent/Non- Turbulent Interface2012

    • 著者名/発表者名
      O. Terashima, Y. Sakai, and K. Nagata
    • 学会等名
      2nd UK-Japan Bilateral and 1st Ercoftac Workshop on Turbulent Flows Generated/Designed in Multiscale/Fractal Ways : Fundamentals and Applications
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] フラクタル格子乱流の空間発展と減衰特性に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木浩之,長田孝二,酒井康彦,寺島修
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第61期総会・講演会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] Measurements of High-Schmidt-Number Scalar Mixing Layers in Grid Turbulence by means of PIV and PLIF2012

    • 著者名/発表者名
      K. Hoshino, Y. Sakai, K. Nagata, H. Suzuki, and Y. Ito
    • 学会等名
      The 1st JUACEP Workshop on Mechanical Engineering and Science
    • 発表場所
      University of Michigan, USA
    • 年月日
      2012-03-12
  • [学会発表] 格子乱流のエネルギー減衰域における不変量について2012

    • 著者名/発表者名
      北村拓也,長田孝二,酒井康彦,佐宗章弘,寺島修,斎籐大輝,原崎辰耶
    • 学会等名
      第61回理論応用力学会
    • 発表場所
      東京大学生産研究所
    • 年月日
      2012-03-09
  • [学会発表] 格子乱流のエネルギー減衰特性に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      北村拓也,長田孝二,酒井康彦,佐宗章弘,寺島修,斎籐大輝,原崎辰耶
    • 学会等名
      第9回日本流体力学会中部支部講演会
    • 発表場所
      豊橋科学技術大学
    • 年月日
      2011-11-19
  • [学会発表] Experimental Study on Decaying Characteristic of Grid Turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      T. Kitamura, K. Nagata, Y. Sakai, A. Sasoh, O. Terashima, H. Saito, and T. Harasaki
    • 学会等名
      CCS Symposium Autumn 2011
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2011-11-02
  • [学会発表] Turbulence and Mixing in Fractal-Generated Turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, Y. Sakai, H. Suzuki, H. Suzuki, K. Hoshino, and O. Terashima
    • 学会等名
      Imperial College London Seminar
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2011-10-06
  • [学会発表] フラクタル格子乱流の空間発展の可視化に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      鈴木浩之,長田孝二,酒井康彦,寺島修,鈴木博貴
    • 学会等名
      可視化情報学会全国講演会2011
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2011-09-26
  • [学会発表] 格子乱流による高Sc数スカラー混合のPLIF計測2011

    • 著者名/発表者名
      星野晃一,鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      可視化情報学会全国講演会2011
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2011-09-26
  • [学会発表] 小型風洞内でのフラクタル格子乱流の空間発展に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      鈴木浩之,長田孝二,酒井康彦,寺島修,鈴木博貴
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2011
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] 正方格子およびフラクタル格子乱流による高Sc数スカラー混合の計測2011

    • 著者名/発表者名
      星野晃一,鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2011
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] PLIF Analysis on the Fractal Dimension of High-Schmidt Number Scalar Mixing in Fractal-Generated Turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, Y. Sakai and K. Nagata
    • 学会等名
      International Conference "Turbulent Mixing and Beyond"
    • 発表場所
      Trieste, Italy.
    • 年月日
      2011-08-24
  • [学会発表] 高Sc数スカラ乱流混合実験における補正処理手法の開発と格子乱流中のスカラ拡散場の解析2011

    • 著者名/発表者名
      鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      第48回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター
    • 年月日
      2011-06-03
  • [学会発表] Mixing of High-Schmidt Number Scalar in Regular/Fractal Grid Turbulence : Experiments by PIV and PLIF2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakai, K. Nagata, H. Suzuki, and R. Ukai
    • 学会等名
      1st UK-Japan Bilateral Workshop Turbulent Flows Generated/ Designed in Multiscale/Fractal Ways : Fundamentals and Application
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2011-03-29
  • [学会発表] DNS on Spatially Developing Fractal Generated Turbulence with Heat Transfer2011

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, K. Nagata, Y. Sakai, and T. Hayase
    • 学会等名
      1st UK-Japan Bilateral Workshop Turbulent Flows Generated/ Designed in Multiscale/Fractal Ways : Fundamentals and Application
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2011-03-29
  • [学会発表] Reexamination of Fractal-Generated Turbulence Using a Smaller Wind Tunnel2011

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, Y. Sakai. H. Suzuki, and H. Suzuki
    • 学会等名
      1st UK-Japan Bilateral Workshop Turbulent Flows Generated/ Designed in Multiscale/Fractal Ways : Fundamentals and Application
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2011-03-28
  • [学会発表] 時系列PIVおよびPLIFによる高Sc数スカラー乱流輸送の実験的研究2011

    • 著者名/発表者名
      鵜飼涼太,鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第60期総会・講演会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学
    • 年月日
      2011-03-14
  • [学会発表] フラクタル格子によるマルチスケール誘起乱流の特性とスカラー輸送現象2011

    • 著者名/発表者名
      長田孝二,鈴木博貴,酒井康彦,早瀬敏幸
    • 学会等名
      第60回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2011-03-10
  • [学会発表] マルチスケール格子乱流による高シュミット数スカラー混合層の基本特性2010

    • 著者名/発表者名
      鵜飼涼太,鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦,寺島修
    • 学会等名
      第88期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2010-10-31
  • [学会発表] PIVによる格子乱流の乱流構造の解析2010

    • 著者名/発表者名
      鵜飼涼太,鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      可視化情報学会全国講演会2010
    • 発表場所
      霧島市国分シビックセンター
    • 年月日
      2010-10-07
  • [学会発表] 格子乱流による高シュミット数スカラー拡散場の計測2010

    • 著者名/発表者名
      鵜飼涼太,鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2010
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-09-09
  • [学会発表] 高精度PLIFによる高Sc数スカラー乱流混合の実験解析2010

    • 著者名/発表者名
      鵜飼涼太,鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦
    • 学会等名
      日本機械学会2010年度年次大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2010-09-07
  • [学会発表] Experimental Study on Scalar Transfer in Regular and Fractal Grid Turbulence : Scalar Mixing Layer and Axisymmetric CO_2 Jet2010

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, H. Suzuki, Y. Sakai, R. Ukai, and T. Yamaguchi
    • 学会等名
      6th IMS Turbulence Workshop
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2010-07-15
  • [学会発表] 拡散項の高次離散化によるスカラー乱流輸送の有限差分法DNSの精度向上2010

    • 著者名/発表者名
      鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦,早瀬敏幸
    • 学会等名
      日本計算工学会第15回計算工学講演会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2010-05-26
  • [図書] Numerical Simulations, Applications, Examples and Theory (Chapter 3), ed. Angermann, L2010

    • 著者名/発表者名
      K. Nagata, H. Suzuki, Y. Sakai, and T. Hayase
    • 出版者
      INTECH
  • [図書] フラクタル形状物体の背後にはどのような流れができるのか?, 未来材料(特集:Best Shot 写真でひもとく未来材料)2010

    • 著者名/発表者名
      長田孝二,鈴木博貴,酒井康彦
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス

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公開日: 2015-07-16   更新日: 2015-07-29  

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