| 研究課題/領域番号 |
25420119
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| 研究機関 | 三重大学 |
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研究代表者 |
辻本 公一 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10243180)
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| 研究分担者 |
安藤 俊剛 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30273345)
社河内 敏彦 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授(研究担当) (10024605)
鬼頭 みずき 鈴鹿工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (00550401)
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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 | Jet / DNS / Low-dimensional model / Coherent structure / Mixing / Vector control / DMD / POD |
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| 研究実績の概要 |
工学機器における混合、伝熱、化学反応等の促進を行うための基本的な手段として噴流による流動制御が行われてきた。制御しなければならない流れ場は従来と比べ多様化し、工学機器の大幅な負荷変動に柔軟に対応すること、あるいは工学機器のコンパクト化、微小化にあわせ、高い混合性能を達成する制御手法の開発が求められている。本研究ではこれを実現するために、これまでに検討された噴流自身の不安定性に依存するのではなく噴流を強制的に制御するダイナミック制御を提案し，独自に開発したDNS(Direct Numerical Simulation)コードを用いて実用上重要な複数噴流の制御手法の開発に必要な個々の単独噴流に関する評価を行った。本年度は旋回軸周りに噴流を旋回させる制御方法を中心に検討した。自由噴流の場合、旋回半径ならびに旋回周波数を変化させ混合特性を評価した結果、制御しない場合と比べ大幅に混合特性が改善し、制御したパラメータ範囲において旋回半径よりも旋回周波数に応じて噴流構造のパターンが大きく変化することを見出した。衝突噴流の場合、衝突面上の伝熱特性の不均一が特定の旋廻周波数と旋廻半径下で大きく改善されることをすでに見出しているが、これについてDMD(Dynamic Mode Decomposition)法により抽出された低次モード構造の特性や熱バランスの収支からその要因を明らかにした。さらに単独噴流を複数配置した上記の旋回制御を行った結果、単独の場合と比べて混合特性は大きく改善せず単純な複数化では効果を上げないことを明らかにした。さらに4本の噴流を一列に配置した多重衝突噴流について配置間隔が伝熱特性に与える影響を調べ、列方向に多重噴流を振動させる制御を行った結果、制御しない場合と比べ総伝熱量が改善され多重衝突噴流下におけるダイナミック制御の有効性を明らかにした。
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