混相乱流の摩擦低減マッピング

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24860001
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 大石 義彦 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90617078)
• 研究期間 (年度): 2012-08-31 – 2014-03-31
• キーワード: 流体工学 / 省エネルギー / 乱流 / 摩擦抵抗低減 / 混相流 / 気泡 / 計測

研究概要

以下の3つの項目について成果が得られた。
本研究ではt-y投影画像解析法を開発し、個々の固体粒子や気泡の運動の軌跡を基に乱流イベントや気泡運動の定量化が可能となった。これにより、乱流イベントと気泡運動に関する整理を行った。本研究では（1）直接計測により乱流時の摩擦抵抗低減結果を確認した。（2）せん断応力の結果からバースティングに起因するスパイク状の変動が測定されたが、気泡流ではその変動が一掃され、歪度の小さな変動波形を持つ乱れとなった。（3）単一気泡と気泡群の摩擦抵抗特性が明らかになった。以上により、摩擦抵抗低減マップの作成において気泡クラスタの影響を考慮したマップを新たに作成した。

研究成果

• [雑誌論文] Horizontal turbulent channel flow interacted by a single large bubble (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.OISHI, Y.MURAI
  • 雑誌名: Experimental Thermal and Fluid Science 巻: Vol. 55 ページ: pp.128-139
  • DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2014.02.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] シリコンオイルによる水平チャネル内気泡流の摩擦抵抗特性(第1報摩擦抵抗計測とゲイン評価) (2014)
  • 著者名/発表者名: 大石義彦,村井祐一,田坂裕司
  • 雑誌名: 混相流 巻: 28巻1号 ページ: pp.71-80
  • 査読あり
• [雑誌論文] シリコンオイルによる水平チャネル内気泡流の摩擦抵抗特性(第2報壁面せん断応力の時間変動解析) (2014)
  • 著者名/発表者名: 大石義彦,村井祐一,田坂裕司
  • 雑誌名: 混相流 巻: 28巻1号 ページ: pp.81-89
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水平チャネル内気液二相乱流の可視化(特集記事) (2012)
  • 著者名/発表者名: 村井祐一,田坂裕司,大石義彦
  • 雑誌名: 可視化情報学会誌 巻: 32(126) ページ: pp.19-22
• [学会発表] Ultrasound Detection of Wall-Travelling Bubbles for Diagnosis of Drag Reduction (2014)
  • 著者名/発表者名: H.PARK, H.KAYUKAWA, Y.OISHI, Y.TASAKA, Y.MURAI
  • 学会等名: 9th International Symposium on Ultrasonic Doppler Methods for Fluid Mechanics and Fluid Engineering ISUD-9
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2014-08-27
• [学会発表] Experiments on bubble generation by a hydrofoil moving beneath the water surface for reducing ship drag (2013)
  • 著者名/発表者名: I.KUMAGAI, Y.MURAI, Y.TAKAHASHI, H.SAKAMAKI, T.TSUKAHARA, T.OZAKI, Y.TASAKA, Y.OISHI
  • 学会等名: 16th International Symposium on Flow Visualization 2014 Okinawa
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 年月日: 2013-12-13
• [学会発表] Time-Resolved Measurement of Frictional Drag Reduction by Bubbles with Void Waves (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.OISHI, T.WATAMURA, Y.TASAKA, Y.MURAI
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization (FLCOME2013)
  • 発表場所: Nara, Japan(OS8-03-2)
  • 年月日: 2013-11-18
• [学会発表] 水平乱流チャネルにおける気泡クラスタリングの定量的可視化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大石義彦,峠幸寛,藤野進悟,田坂裕司,村井祐一
  • 学会等名: 混相流シンポジウム2013, USB
  • 発表場所: 信州大,長野
  • 年月日: 2013-08-09
• [学会発表] フレークタイプトレーサに対する2色光源による渦構造の可視化～混相流の観点から～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 村井祐一,朴炫珍,大石義彦,田坂裕司
  • 学会等名: 第41回可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 工学院大,東京
  • 年月日: 2013-07-16
• [学会発表] Dynamic 1D-2C PTV for boundary layer measurement (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.OISHI and Y.MURAI
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Particle Image Velocimetry PIV2013, USB
  • 発表場所: Delft, Netherlands
  • 年月日: 2013-07-01
• [学会発表] Clustering of Air Bubbles Injected in Horizontal Channel Flow (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.OISHI, Y.TOHGE, Y.TASAKA and Y.MURAI
  • 学会等名: International Conference on Multiphase Flow 2013, ICMF2013-584 USB
  • 発表場所: Jeju, Koria(pp.1-6)
  • 年月日: 2013-05-26
• [学会発表] 壁面近傍をスライドする気泡クラスタ内での気泡間相互作用の計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大石義彦,北川石英,田坂裕司,村井祐一
  • 学会等名: 第62回理論応用力学講演会講演論文集(USB)
  • 発表場所: 東工大,東京(No. OS02-10, pp.1-2)
  • 年月日: 2013-03-06
• [学会発表] 水中翼を用いた気泡発生法のメカニズムとその二相流の物理 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊谷一郎,酒巻春輝,佐藤慧弥,大石義彦,田坂裕司,村井祐一
  • 学会等名: 第62回理論応用力学講演会講演論文集(USB)
  • 発表場所: 東工大,東京(No. OS02-05, pp.1-2)
  • 年月日: 2013-03-06
• [学会発表] 亜音速ベンチュリー管内での気泡と液滴の微粒化ダイナミクス (2012)
  • 著者名/発表者名: 村井祐一,田坂裕司,大石義彦
  • 学会等名: キャビテーションに関するシンポジウム(第16回)
  • 発表場所: 金沢大,石川
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] 水平チャネル内流れにおける摩擦低減条件での気泡群の挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大石義彦,峠幸寛,田坂裕司,村井祐一
  • 学会等名: 日本機械学会第90期日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集
  • 発表場所: 同志社大,京都(No.12-40, pp.221-222)
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] 境界層中におけるマイクロバブルの挙動の可視化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大石義彦,田坂裕司,村井祐一
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部第51回講演会講演概要集
  • 発表場所: 北見工大,北海道(pp.85-86)
  • 年月日: 2012-10-20
• [学会発表] 微小気泡による抵抗低減船の潮流影響シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 村井祐一,田坂裕司,大石義彦
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部第51回講演会講演概要集
  • 発表場所: 北見工大,北海道(pp.97-98)
  • 年月日: 2012-10-20
• [学会発表] 旋回翼を用いた揚力型気泡発生装置に関する実験的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤慧弥,熊谷一郎,大石義彦,田坂裕司,村井祐一
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部第51回講演会講演概要集
  • 発表場所: 北見工大,北海道(pp.95-96)
  • 年月日: 2012-10-20
• [備考]
  • URL: http://ring-me.eng.hokudai.ac.jp/oishi/index.html