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2012 年度 実績報告書

低次モデル構築による多数噴流の混合制御手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22560166
研究機関三重大学

研究代表者

辻本 公一  三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10243180)

研究分担者 安藤 俊剛  三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30273345)
社河内 敏彦  三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授 (10024605)
鬼頭 みずき  鈴鹿工業高等専門学校, 機械工学科, 助教 (00550401)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードJet / DNS / Low-dimensional model / Coherent structure / Mixing / Vector control / DMD / POD
研究概要

工学機器において、混合、伝熱、化学反応等の促進のための基本的な手段として噴流が用いられてきた。制御しなければならない流れ場が従来に比べ多様化し、機器の大幅な負荷変動に柔軟に対応すること、あるいは機器のコンパクト化、微小化にあわせた効率的な噴流混合手法の開発が求められている。本研究では従来手法のような噴流自身の不安定性に依存するのでなく噴流を強制的に制御する能動制御に着目し、その一方法として噴流を周期的に振動させるベクトル制御を提案した。本年度は、DNS(Direct Numerical Simulation)によりベクトル制御噴流の動的挙動を調査するため、DMD法(Dynamic Mode Decomposition Method)と、Snapshot POD法(POD:Proper Orthogonal Decomposition)により、噴流構造の特性を解析した。Snapshot POD法による解析結果から、噴流上流部において周囲流体を巻き込む流れと混合を促進させる構造が形成されること、DMD法による解析結果から、噴流の制御周波数と対応するモードは、Snapshot POD法の1次モードと類似の構造を有する高いエネルギーモードを有すること、ベクトル制御によりこれらの高いエネルギーモードが直接的に誘起されることを明らかにした。4本の噴流からなる多重衝突噴流の混合制御を行い、流動構造の解析から、各噴流が衝突壁面に形成する壁面噴流が、互いに領域中央部で衝突することで吹き上げ流れを形成、噴流と吹き上げ流れの相互作用により、領域内に再循環領域が形成されること、壁面噴流の衝突する箇所で強い乱れが生じ、これにより伝熱特性が局所的に改善されることを明らかにした。

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

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] 共鳴噴流の流動特性と切欠きノズルによる制御2013

    • 著者名/発表者名
      社河内敏彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編

      巻: 79 ページ: 126,139

    • DOI

      doi:10.1299/kikaib.79.126

  • [雑誌論文] Heat Transfer Characteristics for Inclined Twin-Jet Impingement2012

    • 著者名/発表者名
      Kito, M.
    • 雑誌名

      WIT Transactions on Engineering Sciences

      巻: 75 ページ: 169,180

    • DOI

      doi: 10.2495/HT120151

    • 査読あり
  • [学会発表] DNS による多重衝突噴流の流動特性解析2013

    • 著者名/発表者名
      辻本公一
    • 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
    • 年月日
      2013-03-19
  • [学会発表] 回転モード下におけるベクトル制御噴流の流動・混合特性2012

    • 著者名/発表者名
      辻本公一
    • 学会等名
      第26回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2012-12-19
  • [学会発表] 直接数値シミュレーションによるベクトル制御噴流の構造解析

    • 著者名/発表者名
      辻本公一
    • 学会等名
      日本機械学会 2012年度年次大会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] DNS of Dynamic Vector -Controlled Free Jets

    • 著者名/発表者名
      K.Tsujimoto
    • 学会等名
      Euro mech
    • 発表場所
      ローマ
  • [学会発表] DNSによる円形衝突噴流のよどみ領域の非定常解析

    • 著者名/発表者名
      辻本公一
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2012
    • 発表場所
      高知
  • [学会発表] DNSによる多重衝突噴流の解析

    • 著者名/発表者名
      辻本公一
    • 学会等名
      日本機械学会第90期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      京都

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公開日: 2014-07-24  

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