| 研究課題/領域番号 |
25420103
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
田坂 裕司 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00419946)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 乱流遷移 / 有限振幅攪乱 / 流れの可視化 / 秩序構造 |
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| 研究概要 |
申請課題の実現には高度に設計・製作された装置が不可欠であり，初年度はその設計と製作を中心として活動を行った．特に重視したのは流路となる8m以上の円管と一定速度の流れを生じさせるピストン・シリンダシステムである．後者に関しては長年材料系の試験器製作に携わっている設計製作業者に協力を依頼し，おおよそ目的のスペック通りに装置を完成させることができた．
これと並行して，流れの構造を統計的な調査から明らかにするために，簡易的に渦構造を可視化できる手法の開発を行った．板状の微粒子を水に混入し，その流れに２色のレーザーシートを異なる角度で照射することにより，渦構造を２色のラインで浮かび上がらせる．圧力差により駆動する簡易的な管内流れの装置を製作し，この手法の実用性を確認するための可視化実験を行った．撮影画像を処理することで渦構造の抽出に成功した．
統計値の取得に適した長さ13m以上の管内流れ実験装置を有するイギリス・マンチェスター大学の非線形力学研究室に滞在し，実験を行った．その結果として，乱流パフの個性を表す指標としてその移流速度が妥当であることを示した．また，パフに異なる個性を与える手法として，本研究で提案するヘアピン渦を回する手法に加え，高レイノルズ数で一度生成した乱流パフに対してレイノルズ数を減少させる手法を試した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
実験装置の製作に関して，装置本体は完成した物の攪乱を与える補助装置の製作が遅れている．一方で，マンチェスター大学での実験により今後の研究の指標となる事項について確認するとともに，いくつかの統計的な結果が得られており，全体としては概ね順調に進展していると考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
今期は最初の四半期で装置全体の完成と検証実験を行い，統計量を取得することで過去に行われた研究成果との比較検討を行う．次のステップとして本研究独自の手法により乱流パフの生成を行い，生成されたパフの個性について調べる．その際に指標はパフの移流速度を用いる．明瞭な差が現れた場合には，同条件について渦構造の可視化計測を行い，統計量を得ることで結果の信頼性向上と個体差をもたらすメカニズムの解明を目指す．
これと並行して，前年度まで使用した簡易装置に水素気泡発生装置を取り付け，乱流パフの後方からマイクルバブルを突入させ，パフが内包する渦構造を増強させる実験を行う．流れの計測にはフレークによる可視化とLDVによる速度変動計測を用いる．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
3月納品分が4月支払いとなるため
未使用額は前年度に3月納品済分の4月支払いに充てる
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