2016 Fiscal Year Annual Research Report
Smart control of gas-liquid two-phase turbulent boundary layer
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24246033
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
村井 祐一 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80273001)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 正明 琉球大学, 工学部, 助教 (00398306)
田坂 裕司 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00419946)
熊谷 一郎 明星大学, 理工学部, 教授 (50597680)
北川 石英 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (80379065)
大石 義彦 室蘭工業大学, 工学研究科, 助教 (90617078)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 抵抗低減 / 混相流 / 気液二相流 / 気泡 / 乱流 / 船舶 / 境界層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大型船舶利用を想定し，気泡注入により乱流摩擦抵抗を低減するための３つの実験的調査研究を行った．①気泡の周期的注入による過渡的な乱流境界層変調，②気泡注入動力節減のための気泡発生装置，③せん断流と気泡群の相互干渉に関するレオロジー，である．それぞれのテーマについて以下の成果が得られた．①については船底において下流側で自然発達するボイド波について実験的調査を行い，その結果，バルク平均流速の1/2程度の波動速度をもつこと，ボイド波の卓越周波数が船速に比例して増加すること，ならびに平均摩擦抵抗と境界層内平均ボイド率の間には相互可逆的な波動方程式を共有することが，明らかとなった．この成果はExperiments in Fluidsに掲載された．②については，水中翼の最大負圧点で気泡を翼の内部から発生する設計を行った．この結果，従来の水中翼方式に比べて，気泡発生流量が多くなること，気泡の微細化が促されること，ならびに下流の境界層の内側に進入しやすいことが発見された．この成果は混相流国際会議（イタリア）で発表された．③については連携先である海外の研究所の協力を受け，次のように多数の成果が得られた．ボイド率25%以上の高濃度微細気泡群では実効粘度が水の100～1000倍に達すること，超音波ドップラー法による非定常せん断応答試験による新しいレオメトリが開発されたこと，縦渦を伴う壁面せん断流では微小気泡が低速ストリークと渦内の２カ所に集中し前者が抵抗低減に貢献すること，壁面に撥水性・親水性の装飾を付すことで微小気泡の壁面集中性が変化すること，ならびに，層流と乱流の中間遷移域では微小気泡の注入が乱流パフを発生させやすくなること，などである．このほか計測機材の開発では，レーザードップラー流速計(LDV)の高時間分解能化，カラー立体証明による微細気泡の３次元分布計測技術を発表した．
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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