界面活性剤添加による乱流渦の改変を利用した熱物質輸送制御

通过添加表面活性剂改变湍流涡流来控制热质量传递

• 批准号: 17J08520
• 负责人: 原 峻平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J08520/
• 关键词: 粘弾性流体; 界面活性剤溶液; 乱流渦; 熱・物質輸送

前年度まとめた博士論文の一部である，液体の乱流へ界面活性剤を添加した際の省エネルギー効果をエクセルギー解析によって定量的評価を行った内容が，国際雑誌(IJHMT)に掲載された．その他にも，界面活性剤を添加した場合，壁鉛直方向速度変動に対して，主流方向速度変動と濃度変動が位相変調している内容について，査読付き国際学会1件の口頭発表として採択された．実験中，副次的に発見した，液体の平行平板間乱流へ界面活性剤溶液を浸出させた際に現れるゲル形成現象について国際学会（THMT9）にて発表した．スウェーデン王立工科大学との共同研究では，航空力学の分野で重要視される基礎研究である，粗さ付き平板上での境界層遷移について実験的に調査を行った．ゼロ圧力勾配条件下で，粗さに見立てた直径dの円柱一つを平板先端から300mmの位置に設置し，円柱高さhをマイクロ単位で変更したところ，円柱下流の50ｄの位置で不安定性のモードがVaricoseモードからSinuousモードに変わるd/ｈの閾値を発見した．この内容は査読付き国際学会（IUTAM）に採択され，口頭発表の予定である．

上一年汇编的博士学位论文的一部分是，通过Exergy分析将表面活性剂添加到动荡的液体流中的节能效应的定量评估已发表在《国际杂志》（IJHMT）上。此外，当添加表面活性剂时，与垂直壁速度波动相关的主流速度波动和浓度波动是相位调节的，并且采用了一个国际科学学会的同行评审口头呈现。在实验过程中，我们介绍了将表面活性剂溶液浸入液体平行板之间的湍流中时发生的凝胶形成现象，我们发现这是次要发现。在与瑞典皇家技术研究所的联合研究中，我们对粗糙板上的边界层过渡进行了实验研究，这是一项在空气动力学领域很重要的基本研究。在零压力梯度条件下，将直径为D的圆柱体与粗糙度相似，将其放置在距板尖端300 mm的位置，并以微型单位更换气缸高度H。我们发现了d/h的阈值值，其中不稳定模式从静脉曲张模式变为弯曲模式，在圆柱体下游的50D位置。该内容由同行评审的国际社会（IUTAM）采用，并将口头介绍。

项目成果

粘弾性流体抵抗低減流れの粘弾性底層に現れる振動

粘弹性流体减阻流粘弹性底层出现的振动

• 发表时间: 2017
• 作者: Shumpei Hara;Kazuki Ishii;Takahiro Tsukahara;Yasuo Kawaguchi;Kyosuke Yamamoto;山本恭裕;原 峻平，渡邉 可奈，海寳 裕一，塚原 隆裕，川口 靖夫;Kyosuke Yamamoto;原峻平;山本恭裕;原 峻平
• 通讯作者: 原 峻平

Appearance of gel-like shear-induced structures and flow modification in turbulent channel flow with dosing of dilute surfactant solution

凝胶状剪切诱导结构的出现以及湍流通道流中稀释表面活性剂溶液的流动改变

• 发表时间: 2018
• 期刊: Proceedings of the 9th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer
• 作者: Shumpei Hara;Kazuki Ishii;Takahiro Tsukahara;Yasuo Kawaguchi
• 通讯作者: Yasuo Kawaguchi

The Ohio State University(米国)

俄亥俄州立大学（美国）

界面活性剤添加によるミクロ・マクロ構造形成時のチャネル乱流の流動特性

添加表面活性剂形成微观/宏观结构过程中通道湍流的流动特性

• 发表时间: 2019
• 作者: Shumpei Hara;Kazuki Ishii;Takahiro Tsukahara;Yasuo Kawaguchi;Kyosuke Yamamoto;山本恭裕;原 峻平，渡邉 可奈，海寳 裕一，塚原 隆裕，川口 靖夫;Kyosuke Yamamoto;原峻平
• 通讯作者: 原峻平

Royal Institute of Technology(スウェーデン)

皇家理工学院（瑞典）