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2013 年度 研究成果報告書

多孔質壁面を用いた非相似的な乱流伝熱促進

研究課題

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研究課題/領域番号 23656138
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 流体工学
研究機関大阪大学

研究代表者

河原 源太  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50214672)

連携研究者 加藤 健司  大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10177438)
研究期間 (年度) 2011 – 2013
キーワード乱流 / 多孔質伝熱面 / 伝熱促進 / 非相似性
研究概要

壁面の多孔率が小さい場合には,運動量と熱の乱流輸送の程度を示す摩擦係数とスタントン数に通常壁面との顕著な違いが見られず,非相似性も認められない.しかし,多孔率が大きくなると,非貫通壁に比べ,著しい輸送現象の促進がなされることが明らかになった.さらに,スタントン数の増加の方が摩擦係数のそれより優勢であることが確認され,摩擦を抑制しつつ熱流束を大きくする,いわゆる非相似的な伝熱促進が多孔質壁面の導入により実現されることが明らかとなった.また,このような運動量と熱の輸送の非相似性が,多孔質壁面の導入により出現する,スパン方向に回転軸をもつ大規模渦構造によってもたらされることが明らかとなった.

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (16件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Splitting of a turbulent puff in pipe flow2014

    • 著者名/発表者名
      M. Shimizu, P. Manneville, Y. Duguet, G. Kawahara
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 46

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quasi-cyclic evolution of turbulence driven by a steady force in a periodic cube2014

    • 著者名/発表者名
      T. Yasuda, S. Goto, G. Kawahara
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 46

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 乱流場における運動量と熱輸送の非相似性に及ぼすスパン方向渦度の影響2013

    • 著者名/発表者名
      加藤健司, 酒井陽, 藤井亮介, 脇本辰郎, 河原源太
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集B編

      巻: 79 ページ: 2019-2029

    • DOI

      10.1299/kikaib.79.2019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical computation of unstable periodic solutions to a system of equations of fluid motion2012

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 雑誌名

      American Mathematical Society Sugaku Expositions

      巻: 25 ページ: 177-188

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The significance of simple invariant solutions in turbulent flows2012

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara, M. Uhlmann, L. van Veen
    • 雑誌名

      Annual Review of Fluid Mechanics

      巻: 44 ページ: 203-225

    • DOI

      10.1146/annurev-fluid-120710-101228

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Homoclinic tangle on the edge of shear turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      L. van Veen, G. Kawahara
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 107 ページ: 114501-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A. Pinelli, Turbulenceand buoyancy-driven secondary flow in a horizontal square duct heated from below2011

    • 著者名/発表者名
      A. Sekimoto, G. Kawahara, K. Sekiyama, M. Uhlmann
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 23 ページ: 075103-1-19

    • DOI

      10.1063/1.3593462

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On matrix-free computation of 2D unstable manifolds2011

    • 著者名/発表者名
      L. van Veen, G. Kawahara, A. Matsumura
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Scientific Computing

      巻: 33 ページ: 25-44

    • DOI

      10.1137/100789804

    • 査読あり
  • [学会発表] 貫通壁面チャネルにおける熱・運動量輸送の非相似性2013

    • 著者名/発表者名
      石川航佑
    • 学会等名
      第50回日本航空宇宙学会関西支部・中部支部合同秋期大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2013-10-25
  • [学会発表] 2次元平行平板間流れの熱・運動量輸送の非相似性に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      小笠原拓
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2013-09-09
  • [学会発表] 多孔質壁面上の乱流における熱・運動量輸送2013

    • 著者名/発表者名
      河原源太
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2013-09-09
  • [学会発表] The onset of transient turbulence in minimal plane Couette flow2013

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      10th ERCOFTAC SIG 33 Workshop on Progress in Transition Modeling and Control
    • 発表場所
      Sandhamn (スウェーデン)
    • 年月日
      2013-05-30
  • [学会発表] Exploration into global phase-space structures in minimal plane Couette flow2013

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      NORDITA Program on Stability and Transition
    • 発表場所
      Nordic Institute for Theoretical Physics(スウェーデン)
    • 年月日
      2013-05-27
  • [学会発表] The onset Reynolds number of transient turbulence in minimal plane Couette flow2013

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      Turbulence Seminar Imperial College
    • 発表場所
      Imperial College London(イギリス)
    • 年月日
      2013-03-04
  • [学会発表] Characterization of transient plane Couette turbulence in terms of homoclinic tangle2013

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      LIMSI-CNRS Seminar
    • 発表場所
      LIMSI-CNRS(フランス)
    • 年月日
      2013-02-27
  • [学会発表] Exploration into an unstable periodic orbit in large-eddy simulation of plane Couette flow2012

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      Departamento de Motopropulsion y Termofluidodinamica Seminario
    • 発表場所
      Universidad Politecnica de Madrid(スペイン)
    • 年月日
      2012-10-02
  • [学会発表] Turbulent puffs in a horizontal square duct under stable temperature stratification2012

    • 著者名/発表者名
      T. Otsuki
    • 学会等名
      7th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer
    • 発表場所
      University of Palermo(イタリア)
    • 年月日
      2012-09-24
  • [学会発表] 乱流場における運動量と熱輸送の非相似性に及ぼすスパン方向渦度の影響2012

    • 著者名/発表者名
      加藤健司
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県)
    • 年月日
      2012-09-10
  • [学会発表] The appearance of homoclinic tangle in plane Couette flow2012

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      ICTAM 2012
    • 発表場所
      北京国家会議センター(中国)
    • 年月日
      2012-08-23
  • [学会発表] Turbulence structures in rectangular-duct flow2012

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      Ladhyx Seminar
    • 発表場所
      Ecole Polytechnique (フランス)
    • 年月日
      2012-03-01
  • [学会発表] Turbulence structures in rectangular-duct flow at low Reynolds numbers2011

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      Departamento de Motopropulsion y Termofluidodinamica Seminario
    • 発表場所
      Universidad Politecnica de Madrid(スペイン)
    • 年月日
      2011-10-05
  • [学会発表] Coherent structures and secondary flow in square-duct turbulence2011

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      Turbulence Colloquium Marseille 2011
    • 発表場所
      Centre International de Rencontres Mathematiques(フランス)
    • 年月日
      2011-09-27
  • [学会発表] Structures of low-Reynolds-number turbulence in a rectangular duct2011

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara
    • 学会等名
      Geophysical Fluid Dynamics Program
    • 発表場所
      Woods Hole Oceanographic Institution (アメリカ)
    • 年月日
      2011-06-27
  • [学会発表] Spatially localized turbulence structures in transitional rectangular-duct flow2011

    • 著者名/発表者名
      G. Kawahara, H. Wakabayashi, M. Uhlmann, A. Pinelli
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 発表場所
      Snowbird Ski and Summer Resort(アメリカ)
    • 年月日
      2011-05-25
  • [図書] Ten Chapters in Turbulence (Capter 6 Dynamics of Wall-Bounded Turbulence)2012

    • 著者名/発表者名
      J. Jimenez, G. Kawahara
    • 総ページ数
      437(221-268)
    • 出版者
      Cambridge University Press

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公開日: 2015-06-25  

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