多孔体表面の流動抵抗低減を実現する壁面構造の探索
探索降低多孔材料表面流动阻力的壁结构
基本信息
- 批准号：20J14351
- 负责人：
- 金额：$ 1.09万
- 依托单位：
- 依托单位国家：日本
- 项目类别：Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份：2020
- 资助国家：日本
- 起止时间：2020-04-24 至 2022-03-31
- 项目状态：已结题
- 来源：
- 关键词：
项目摘要
前年度までは非常に細い目を持つ金網を積層し，流れ方向の透過率が壁面垂直方向の透過率よりも大きい多孔体を作成し，その界面における乱流摩擦抵抗が低レイノルズ数域では滑面境界層と同程度まで抑制されていたが，レイノルズ数の増加に伴い次第に摩擦抵抗が増大する傾向を明らかにした．しかし前年度に使用した多孔体厚みの非一様性により多孔体表面が完全に平坦な構造になっていなかったため，これを改善するために積層構造を補強舌多孔体を作成し界面流動の再計測を行った．また本多孔体界面近傍流動をより詳細に理解するために多孔体を設置した矩形ダクト流路の二次流れを計測した．流れ方向(x)とスパン方向(z)を含むx-z平面内平均流速分布の計測データを流れ方向および壁面垂直方向(y)を含むx-y平面内平均流速分布とともに議論した結果，摩擦抵抗の増大を確認したレイノルズ数域において従来の多孔体ダクト乱流に見られる非対称な二次流れの流動パターンを確認した．また二次流れの非対称性が強まることで，多孔体近傍において流路の側端から多孔体内部に侵入した流動が流路の対象面において湧き出す様子が確認でき，これに伴い多孔体界面近傍で乱れが増加したものと考えられる．また，乱れの統計的性質を詳細に議論するために，流れ方向と壁面垂直方向の変動速度の四象限解析を行った結果，摩擦抵抗の増大を確認したレイノルズ数域においては，従来の滑面近傍乱流組織構造にはあまり見られない象限の運動がわずかに捉えられ，多孔体近傍乱流で摩擦抵抗増大の要因とされてるロール渦の痕跡が現れていると考えられる．
直到前年，我们通过层压非常细的金属丝网制造出多孔体，流动方向的渗透率大于垂直方向的渗透率，界面处的湍流摩擦阻力导致低处的滑移。雷诺数区域虽然摩擦阻力受到与表面边界层相同的抑制，但随着雷诺数的增加，摩擦阻力趋于逐渐增加。然而，由于前一年使用的多孔材料的厚度不均匀，因此我们测量了多孔材料的表面不具有完全平坦的结构。此外，为了更详细地了解这种多孔材料界面附近的流动，我们测量了安装有多孔材料的矩形管道通道中的二次流动。将包括流向（x）和跨度方向（z）的x-z平面内的平均流速分布的测量数据与包括流向和壁面的x-y平面内的平均流速分布进行讨论的结果垂直方向（y），发现摩擦阻力的增加在确认的雷诺数范围内，我们证实了传统多孔管道湍流中看到的不对称二次流模式。另外，随着二次流的不对称性变强，可以看出从靠近多孔体的通道侧边缘进入多孔体的流在通道的目标表面处喷出，结果是，多孔体界面附近的流动被认为湍流增加。此外，为了详细讨论湍流的统计特性，我们对流动方向和垂直于壁面方向的脉动速度进行了四象限分析。在雷诺数区域，摩擦力增加确认了阻力后，发现在传统的光滑表面上轻微捕捉到了在近湍流结构中不常见的少量象限运动，并且认为滚动涡流的痕迹，这被认为是近多孔体湍流中摩擦阻力增加的一个因素正在出现。
项目成果
期刊论文数量（17）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
透過性を有する粗面境界層の乱流輸送
可渗透粗糙边界层中的湍流传输
- DOI：
- 发表时间：2020
- 期刊：
- 影响因子：0
- 作者：岡崎 友紀;桑田 祐丞;須賀 一彦;西山 悠大，西野 和希，桑田 祐丞，須賀 一彦;高瀬夢人，岡崎友紀，桑田祐丞，須賀一彦;岡﨑友紀，高瀬夢人，桑田祐丞，須賀一彦
- 通讯作者：岡﨑友紀，高瀬夢人，桑田祐丞，須賀一彦
主流方向透過率優位な多孔体による乱流抵抗低減の可能性に関する実験的検証
实验验证了使用主流方向具有优异渗透性的多孔材料降低湍流阻力的可能性
- DOI：
- 发表时间：2021
- 期刊：
- 影响因子：0
- 作者：Y. Okazaki;Y. Takase;Y. Kuwata;K. Suga;森本真尋，岡崎友紀，桑田祐丞，須賀一彦
- 通讯作者：森本真尋，岡崎友紀，桑田祐丞，須賀一彦
構造粗さを有する多孔体界面乱流の平均速度スケーリング
具有结构粗糙度的多孔材料界面处湍流的平均速度缩放
- DOI：
- 发表时间：2021
- 期刊：
- 影响因子：0
- 作者：Y. Okazaki;Y. Takase;Y. Kuwata;K. Suga;岡﨑友紀，高瀬夢人，桑田祐丞，須賀一彦;森本真尋，岡﨑友紀，桑田祐丞，須賀一彦;森本真尋，岡﨑友紀，桑田祐丞，須賀一彦;岡﨑友紀，高瀬夢人，桑田祐丞，須賀一彦
- 通讯作者：岡﨑友紀，高瀬夢人，桑田祐丞，須賀一彦
Turbulent Characteristics over Permeable Rough Walls
透水粗糙壁上的湍流特性
- DOI：
- 发表时间：2021
- 期刊：
- 影响因子：0
- 作者：Y. Okazaki;Y. Takase;Y. Kuwata;K. Suga
- 通讯作者：K. Suga
Turbulence drag reduction by a streamwise preferential orthotropic porous medium
流向优先正交各向异性多孔介质减少湍流阻力
- DOI：
- 发表时间：2021
- 期刊：
- 影响因子：0
- 作者：M. Morimoto;Y. Okazaki;Y. Kuwata;K. Suga
- 通讯作者：K. Suga
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庄田 亜紀子
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