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2015 年度 実績報告書

液相乱流/非乱流界面におけるラグランジュ的物質混合・反応機構の解明とモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 25289031
研究機関名古屋大学

研究代表者

酒井 康彦  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20162274)

研究分担者 角田 博之  山梨大学, 総合研究部, 准教授 (10207433)
鈴木 博貴  山口大学, 理工学研究科, 助教 (10626873)
久保 貴  名城大学, 理工学部, 准教授 (20372534)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード流体工学 / 乱流 / 物質混合 / 界面 / 化学反応
研究実績の概要

年度当初の研究実施計画通り,平成27年度は以下の二つの研究目的に絞って研究を行った.
1.研究目的(A)について:前年度に引き続き,2次元PIV/PLIF同時計測システムを用いて,無反応蛍光物質を使用して,格子乱流について,2次元平面内での速度2成分,濃度同時計測を行った.一方,反応濃度場については,2次元噴流について吸光スペクトル法による吸光ファイバプローブにより,2次の化学反応場(A+B→R:物質Aを物質Bを含む主流に放出して反応場を作る)における各物質の瞬時濃度を同時測定し,条件付濃度場の解析を行った.
2:研究目的(B)について:①ラグランジュ的PDF法による拡散・反応場の数値計算:前年度に引き続き,粒子速度に関する確率微分方程式モデルに加えて,スカラー量に従来の分子混合モデルを導入し,2次元乱流噴流や格子乱流でのスカラー場と2次の化学反応場の計算を継続して試みた.
②ランダムフーリエモード法を利用した拡散・反応場の計算:前年度に引き続き,ランダムフーリエモード法に急激変形理論および分子混合モデルを組み合わせることにより乱流/非乱流界面近傍流れや格子乱流中に置かれた円柱周りのプロームの濃度場・2次の化学反応場を計算する手法について計算コードの開発を継続して試みた.
③DNSやLESによるパッシブスカラー場や反応場の数値計算:前年度に引き続き,DNSにより格子乱流および2次元乱流噴流の統計的性質を調べた.また,多重スケール/フラクタル格子乱流の数値計算を実施した.また,2次元乱流噴流に対して,LESにより乱流・非乱流界面回りのコヒーレント構造や化学反応場の計算を実施した.さらに,Approximate deconvolutionモデルに基づいたLESとラグランジュ的粒子法を組み合わせた計算法を考案し,具体的に2次元噴流乱流拡散・反応場の計算を行った.

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 9件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Conditional Statistics in a Planar Liquid Jet with a Second-Order Chemical Reaction2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Watanabe, Yasuhiko Sakai, Kouji Nagata, Osamu Terashima, Takashi Kubo
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 83 ページ: 768-780

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.12.008

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the evolution of the invariants of the velocity gradient tensor in singlesquare-grid-generated turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhou, Koji Nagata, Yasuhiko Sakai, Yasumasa Ito, Toshiyuki Hayase
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 27 ページ: 075107

    • DOI

      10.1063/1.4926472

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] LES-Lagrangian particle method for turbulent reactive flows based on the approximate deconvolution model and mixing model2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Watanabe, Yasuhiko Sakai, Kouji Nagata, Yasumasa Ito, Toshiyuki Hayase
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 294 ページ: 127-148

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2015.03.038

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Turbulent mixing of passive scalar near turbulent and non-turbulent interface in mixing layers2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Watanabe, Yasuhiko Sakai, Kouji Nagata, Yasumasa Ito, Toshiyuki Hayase
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 27 ページ: 085109

    • DOI

      10.1063/1.4928199

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynamics and geometry of developing planar jets based on the invariants of the velocity gradient tensor2015

    • 著者名/発表者名
      Nannan. Wu, Yasuhiko. Sakai, Kouji. Nagata, Yasumasa. Ito
    • 雑誌名

      Journal of Hydrodynamics

      巻: 27 ページ: 894-906

    • DOI

      10.1016/S1001-6058(15)60552-2

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enstrophy production and dissipation in developing grid-generated turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhou, Koji Nagata, Yasuhiko Sakai, Yasumasa Ito, Toshiyuki Hayase
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 27 ページ: 025113

    • DOI

      10.1063/1.4941855

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Large eddy simulation study of turbulent kinetic energy and scalar variance budgets and turbulent/non-turbulent interface in planar jets2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki. Watanabe, Yasuhiko. Sakai, Koji. Nagata, Yasumasa. Ito
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 48 ページ: 021407

    • DOI

      10.1088/0169-5983/48/2/021407

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spatial Evolution of the Helical Behavior and the 2/3 Power-Law in Single-Square-Grid Generated Turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      Yi. Zhou, Kouji. Nagata, Yasuhiko. Sakai, Yasumasa. Ito, Toshiyuki. Hayase
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: 48 ページ: 021404

    • DOI

      10.1088/0169-5983/48/2/021404

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Lagrangian properties of the entrainment across turbulent/non-turbulent interface layers2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Watanabe, Carlos B. da Silva, Yasuhiko Sakai, Koji Nagata, Toshiyuki Hayase
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 28 ページ: 031701

    • DOI

      10.1063/1.4942959

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] PIV計測システムの開発と格子乱流の計測2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木博貴,長田孝二,酒井康彦
    • 雑誌名

      可視化情報学会誌

      巻: 35 ページ: 29-34

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 半経験的相似則に基づく家庭エアコン用小型送風機の設計法について2015

    • 著者名/発表者名
      埋橋英夫,鳥養映子,角田博之
    • 雑誌名

      ターボ機械

      巻: 43 ページ: 348-357

  • [学会発表] フラクタル,正方,マルチスケール格子による乱流場の空間発展と減衰特性に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      祭貴哲平, 長田孝二, 酒井 康彦,伊藤 靖仁, 岩野 耕治
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部 第63期総会・講演会
    • 発表場所
      愛知工業大学 八草キャンパス
    • 年月日
      2016-03-17 – 2016-03-18
  • [学会発表] Small-scale behavior in developing grid-generated turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhou, Koji Nagata, Yasuhiko Sakai, Yasumasa Ito
    • 学会等名
      International Workshop Turbulence cascades – EUROMECH-ERCOFTAC –
    • 発表場所
      Lille,France
    • 年月日
      2015-12-02 – 2015-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Non-equilibrium Turbulence and Its Application to Flow Control2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiko Sakai, Koji Nagata, Yasumasa Ito, Koji Iwano, Toshiyuki Hayase,  Tomoaki Watanabe,  Yi Zhou
    • 学会等名
      15th International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI-2015)
    • 発表場所
      Sendai International Center
    • 年月日
      2015-10-27 – 2015-10-29
    • 国際学会
  • [学会発表] On the Evolution of Turbulence Characteristics in Single-square-grid-generated turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhou, Koji Nagata, Yasuhiko Sakai, Yasumasa Ito
    • 学会等名
      Turbulence Seminars Autumn Term 2015
    • 発表場所
      Imperial College London, UK
    • 年月日
      2015-10-22 – 2015-10-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Scalar diffusion in the near field of grid-generated turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Ito, Tomoyuki Watanabe, Kouji Nagata, Yasuhiko Sakai, Kouji Iwano
    • 学会等名
      5th International Conference on Jets, Wakes and Separated Flows (ICJWSF2015)
    • 発表場所
      KTH Campus -Royal Instituteof Technology
    • 年月日
      2015-06-15 – 2015-06-18
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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