2015 Fiscal Year Research-status Report
高解像度２平面ステレオＰＩＶと大規模ＤＮＳの融合による３次元リブレットの最適化
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15K05785
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
岩本 薫 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50408712)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 乱流 / 抵抗低減 / PIV / 直接数値計算 / リブレット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
革新的な3次元形状を有する微細な溝（リブレット）を考案し，乱流摩擦抵抗の低減効果を直接数値計算，及び室内実験を用いて解明することを目的として，以下の二項目を実施した．
・平行平板間乱流の直接数値計算（DNS）の実施
溝間隔が流れ方向へ正弦波状に変化する3次元リブレット形状を有する平行平板間乱流の世界最大規模のDNSを実施し，抵抗低減効果を最大にする形状を特定した．リブレット形状を規定するパラメータは，リブレットの高さ，幅，振幅，波長，及びスパン方向の平均間隔の5つである．計算効率の良い平行平板間乱流のDNSでは，流れ方向とスパン方向に周期境界条件を課す．この場合，リブレットの波長とスパン方向平均間隔は任意に変更できず，各方向の計算領域サイズを整数で除した値しか設定できない．他方，リブレットの高さ，幅，振幅は境界埋め込み法により任意に設定が可能であるため，DNSではこの3つのパラメータを最適化した．
・平行平板間乱流の室内実験の実施
DNSで得られた最適な3次元リブレットを平行平板間流路に設置し，抵抗低減効果を評価した．前述のDNSではリブレットの波長，及びスパン方向平均間隔の最適化が困難であった．他方，室内実験においては，レイノルズ数を変更することで，摩擦長さで無次元化された3次元リブレットの波長，及びスパン方向間隔を相似形を保って変更することが容易であり，これらの値を最適化した．その結果，DNSで得られた最適形状を0.7倍させた場合において，抵抗低減効果が最大化することが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記載された本年度の研究実施計画を全て実施したため．
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| Strategy for Future Research Activity |
直接数値計算では，リブレット形状のさらなる最適化を実施する．何故ならば，前述の室内実験では，リブレットの波長及びスパン方向間隔について，相似形を保つという条件での最適値が得られるが，DNSによって最適化されたリブレットの高さ・幅・振幅までもが変更されるためである．DNS・室内実験を繰り返すことにより，5つのパラメータの最適値を探索する．
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