精密濾過における懸濁物質の堆積・閉塞過程の可視化と乱流クロスフローの効果

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760164
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 関西大学
• 研究代表者: 板野 智昭 関西大学, システム理工学部, 准教授 (30335187)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: 精密濾過 / 乱流遷移 / 剪断流

研究概要

浄水処理や空気清浄などの濾過技術は現代の生活に欠かせない。原理は懸濁液を細孔をもつ濾過膜に透過させることが主となるが、時間経過とともに膜に積層する懸濁物質の層（ケーク）による圧損の増大により透過量が減ることが工学的問題となる。ケークの積層を減らしながら濾過を続ける効果的な手法の一つにクロスフロー濾過があるが、効果を高くするためにはクロスフロー濾過においては透過流を乱流状態にすることが重要である。本研究でスパン方向に軸をもつ渦を誘起することが、乱流への遷移を促す上で効果的であることを明らかにし、乱流状態の程度を特徴づけるクロスフローのレイノルズ数と積層するケークの成長率の関係を提示する。

研究成果

• [雑誌論文] Transition of Planar Couette Flow at Infinite Reynolds Numbers (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano, Takeshi Akinaga, Sotos C. Generalis Masako Sugihara-Seki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: vol 111 ページ: 184502-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] 同心二重球殻内の熱対流について (2013)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭、二宮隆弘
  • 雑誌名: 関西大学理工学会誌「理工学と技術」 巻: vol. 20 ページ: 37-41
• [雑誌論文] 平板間ミニマム流れの周期解 (2012)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭
  • 雑誌名: 日本流体力学会誌「ながれ」 巻: vol. 30 ページ: 245-248
• [学会発表] 高レイノルズ数剪断流れにおける渦構造の対称性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭、秋永剛、Sotos C. Generalis、二宮隆弘、関眞佐子
  • 学会等名: 日本機械学会第91期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2013-11-19
• [学会発表] symmetry of Vortices in trtansition of Plane Couette Flow at Moderate Reynolds Number (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Itano, Sotos C. Genralis, T. Ninomiya, T. Akinaga, M. Sugihara-Seki
  • 学会等名: 14^<th> European Turbulence Conference (ETC14)
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2013-09-04
• [学会発表] The Role of the Hairpin Vortex Solution on Laminar-Turbulent Transition of Plane Couette Flow at Moderate Reynolds Number (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Itano, S.C.Generalis, T. Ninomiya, T. Akinaga, M. Sugihara-Seki
  • 学会等名: 8^<th> Turbulent Shear Flow Phenomena (TSFP8)
  • 発表場所: Poitiers, France
  • 年月日: 2013-08-30
• [学会発表] 剪断を伴う球殻内熱対流の渦構造の変形 (2013)
  • 著者名/発表者名: 二宮隆弘、板野智昭、関眞佐子、牧野真人
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] ミニマル平面クエット乱流の遷移と解の対称性について (2013)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭、Sotos C. Generalis,二宮隆弘、関眞佐子
  • 学会等名: 九州大学応用力学研究所研究集会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2013-02-22
• [学会発表] Hairpin vortex solution of plane Couette flow at moderate Reynolds number (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano, Sotos. C. Generalis, Takahiro Ninomiya, Masako Sugihara -Seki
  • 学会等名: France-Japan Workshop on Subcritical Transition to Turbulence
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2012-10-11
• [学会発表] 半透膜孔内の脈流の分子動力学計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 二宮隆弘、板野智昭、牧野真人、関眞佐子
  • 学会等名: 日本流体力学会2012
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2012-09-17
• [学会発表] 竜門賞受賞講演"平板間ミニマム流れの周期解 (2012)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2012
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2012-09-17
• [学会発表] Numerical search for the hairpin vortex solution in moderate Reynolds number (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano, Stoso C. Generalis, John P. Fletcher, Takeshi Akinaga, Masako Sugihara-Seki
  • 学会等名: International Congress of Theoretical and Applied Mechanics 2012 (ICTAM2012)
  • 発表場所: Beijing, China.
  • 年月日: 2012-08-23
• [学会発表] Coherent Vortices in Plane Couette flow–Bifurcation, Symmetry and Visualization (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Itano
  • 学会等名: Geophysical Fluid Dynamics Program"Shear Turbulence : Onset and Structure
  • 発表場所: WHOI, Ma, USA
  • 年月日: 2011-07-29
• [学会発表] 熱対流中の不安定ロール状構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 板野智昭
  • 学会等名: 第34回日本バイオレオロジー学会年会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2011-06-04