固定表面および自由表面を持つ回転流れ場における流動形態の解明と制御

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560193
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 渡邉 崇 名古屋大学, 情報科学研究科, 教授 (40182927)
• 連携研究者: 戸谷 順信 長野工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40180187)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 旋回流 / 分岐 / 遷移ダイナミクス / 回転円板 / 回転円柱 / 自由表面 / 計算流体力学 / 実験流体力学

研究概要

円柱容器内で回転する円板周りの流れ，および，上端面に自由表面を持つ鉛直回転二重円柱間の流れの発生メカニズムの解明と，目的に適した状態を得る流れの制御法の確立を目的とした．容器内回転円板周りの流れでは，半径方向隙間の存在により現れ，レイノルズ数や幾何形状に依存する，各種の流れを特定し，それらの分類を行った．また，高レイノルズ数における，半径方向隙間に生ずる撹乱と円板上のスパイラル渦等との干渉現象を調べた．鉛直回転円柱間の流れでは，奇数渦の二次モードから正規モードへの遷移分岐現象を明らかにした．これらの成果により，三次元回転流の解明に新知見を導入したとともに，好ましい流れを得るための指針を得た．

研究成果

• [雑誌論文] Vertical Taylor-Couette flow with free surface at small aspect ratio (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, Y. Toya
  • 雑誌名: Acta Mechanica 巻: vol.223 ページ: 347-353
  • DOI: 10.1007/s00707-011-0569-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] 半径方向に隙間を持ち円柱容器内で回転する円板周りの流れのレイノルズ数による遷移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡辺崇,藤澤翔平
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(B編) 巻: 78巻, 786号 ページ: 244-253
  • DOI: 10.1299/kikaib.78.244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time constants of the transition between onset and decay Reynolds numbers for the appearance of Taylor-Couette flow
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe
  • 雑誌名: World Journal of Mechanics 巻: vol.2, No. 2 ページ: 77-83
  • DOI: 10.4236/wjm.2012.22009
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人の歩行軌跡の累積に基づく異常行動の特定
  • 著者名/発表者名: 渡辺崇,金井謙二
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(C編) 巻: 78巻 ページ: 1221-1225
  • DOI: 10.1299/kikaic.78.1221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and flow modes of vertical Taylor-Couette system with free surface
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, Y. Toya, S. Hara
  • 雑誌名: World Journal of Mechanics 巻: vol.4, No. 3 ページ: 90-96
  • DOI: 10.4236/wjm.2014.43010
  • 査読あり
• [学会発表] Fluctuation of the interface between two immiscible fluids in the vertical rotating cylinders (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Toya, T. Watanabe, S. Hara
  • 学会等名: 12th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] Mode control of flow in vertical Taylor-Couette system with free surface (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, Y. Toya, Y. Iseki
  • 学会等名: 12th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization
  • 発表場所: Nara
  • 年月日: 2013-11-19
• [学会発表] 回転二重円筒間を旋回する二液流体の界面振動の画像解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原詳太,戸谷順信,渡辺崇
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-09-09
• [学会発表] Experimental study of Taylor vortex flow in non-Newtonean fluids (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa, H. Horikoshi, T. Watanabe
  • 学会等名: 18th International Couette-Taylor Workshop
  • 発表場所: Enschede, Netherlands
  • 年月日: 2013-06-24
• [学会発表] 開いたキャビティを過ぎる三次元非圧縮流れにおける渦構造の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 東矢俊介,吉田尚史,渡辺崇
  • 学会等名: 日本機械学会北信越支部第50期総会・講演会
  • 発表場所: 福井
  • 年月日: 2013-03-09
• [学会発表] キャビティ自励振動流の底面駆動法による能動制御のDNSによる研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田尚史,渡辺崇
  • 学会等名: 日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-11-18
• [学会発表] 回転二重円柱間で発達・減衰する渦の時定数 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡辺崇
  • 学会等名: 日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] 回転円板周りの流れの可視化的形態変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡辺崇
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2012-09-10
• [学会発表] VOFモデルと非反復時間進行アルゴリズムを用いたタンクスロッシング非定常問題の数値解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三成雅子,渡辺崇
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2012-09-10
• [学会発表] Visualization of people-flow path in environment and identification of outlier (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe
  • 学会等名: 15th International Symposium on Flow Visualization
  • 発表場所: Minsk
  • 年月日: 2012-06-28
• [学会発表] Bifurcation of flow around a rotating disk (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, H. Furukawa
  • 学会等名: 15th International Symposium on Flow Visualization
  • 発表場所: Minsk
  • 年月日: 2012-06-27
• [学会発表] PIV analysis of mode bifurcation in Taylor vortex flow (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Furukawa, H. Horikoshi, N. Ohazama, T. Watanabe
  • 学会等名: 15th International Symposium on Flow Visualization
  • 発表場所: Minsk
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] 円柱クエット流とテイラー流れの発達時定数の可視化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺崇
  • 学会等名: 第25回数値流体シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] 容器内回転円盤周りに現れる流れの遷移過程 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤澤翔平,渡辺崇
  • 学会等名: 日本機械学会第24回計算力学講演会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-10-09
• [学会発表] 回転二重円柱間流れに対する初期撹乱の数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井関雄介,渡辺崇
  • 学会等名: 日本機械学会第24回計算力学講演会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-10-09
• [学会発表] 流体工学と問題解決 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺崇
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] Time constant in the onset and decay flow of Taylor-Couette flow around critical Reynolds number (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe
  • 学会等名: 17th International Couette-Taylor Workshop
  • 発表場所: Leeds, UK
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] Bead-like vortex and sickle-like vortex found around a thick rotating disk in a casing (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe
  • 学会等名: 17th International Couette-Taylor Workshop
  • 発表場所: Leeds, UK
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] 3-dimensional numerical analysis of Taylor flow and wavy Taylor flow (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Toya, S. Kuwabara, S. Nakazawa
  • 学会等名: 11th Asian Symposium on Visualization
  • 発表場所: Niigata
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] Three-dimensional flow structure around a finite disk rotating in a cylindrical casing (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe, S. Fujisawa
  • 学会等名: 11th Asian Symposium on Visualization
  • 発表場所: Niigata
  • 年月日: 2011-06-07
• [学会発表] Fluctuation of interface between fluids in the rotating cylinders (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Toya, S. Hara, Y. Wada, T. Watanabe
  • 学会等名: 11th Asian Symposium on Visualization
  • 発表場所: Niigata
  • 年月日: 2011-06-06
• [学会発表] Variation of time constant between the super-critical and sub-critical Taylor-Couette flow (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Watanabe
  • 学会等名: 11th Asian Symposium on Visualization
  • 発表場所: Niigata
  • 年月日: 2011-06-06
• [学会発表] 容器内回転円盤周りに現れる流れ形態の軸方向隙間による遷移
  • 著者名/発表者名: 藤澤翔平,渡辺崇
  • 学会等名: 第25回数値流体シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
• [備考]
  • URL: http://www.vi.cs.is.nagoya-u.ac.jp/watanabe-lab/index.php