粘弾性流体の壁乱流及び乱流遷移の直接数値解析

 

氏名:
塚原隆裕,辰野誠哉,池上明人,井上俊,数野信夫

所属:
東京理科大学大学院理工学研究科機械工学専攻

概要:
本研究では,粘弾性流体の複雑流路内流れと乱流遷移過程について,直接数値解析(DNS)を行った.乱流摩擦抵抗の低減効果をもたらす粘弾性流体は工学上重要な非ニュートン流体の一種だが,その乱流状態における流体挙動や乱流構造の変化には未だ未解明な点は多い.本解析により,バックステップ流路における再付着点位置の変化についてメカニズムを解明し,また回転系平面クエット流では粘弾性流体特有の乱流遷移過程を発見した.これにより得られる知見やDNSデータベースは,粘弾性流体のモデリングやハンドリング技術の高度化に資するものである.

 

論文掲載,発表実績:
(学術雑誌掲載論文)

  • T. Ishida, Y. Duguet, and T. Tsukahara, “Transitional structures in annular Poiseuille flow depending on radius ratio,” Journal of Fluid Mechanics, Vol. 794, (2016 May), R2 (11 pages).

 

(国際会議会議録掲載論文)

  • S. Inoue, T. Tsukahara, S. Jakirlić, and Y. Kawaguchi, “A Reynolds-stress model for turbulent flow of a drag-reducing viscoelastic fluid,” In: Proceedings of the 5th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow, Busan, Korea, Nov. 22-25 (2015), ASCHT15-Wed02-004, 5 pages.
    H. Tatematsu, T. Ishida, and T. Tsukahara, “Structures in laminar plane Couette flows destabilized by system rotation,” In: Proceedings of the 5th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow, Busan, Korea, Nov. 22-25 (2015), ASCHT15-Mon05-007, 5 pages.
    A. Ikegami, T. Tsukahara, and Y. Kawaguchi, “Viscoelastic stress field in turbulent flow behind backward-facing step,” In: Proceedings of the 5th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow, Busan, Korea, Nov. 22-25 (2015), ASCHT15-Mon04-006, 4 pages.
    T. Ishida and T. Tsukahara, “Turbulent annular pipe flow in subcritical transition regime: Numerical study on heat transfer,” In: Proceedings of the 5th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow, Busan, Korea, Nov. 22-25 (2015), ASCHT15-Mon04-009, 4 pages.
    T. Ishida and T. Tsukahara, “Turbulent annular pipe flow in subcritical transition regime: Direct numerical simulation of a large domain,” In: Proceedings of the ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2015, Seoul, Korea, July 26-31 (2015), AJKFluids2015-15472, 4 pages.
    A. Ikegami, T. Tsukahara, and Y. Kawaguchi, “Influence of viscoelasticity on turbulent flow over a backward-facing step,” In: Proceedings of the ASME-JSME-KSME Joint Fluids Engineering Conference 2015, Seoul, Korea, July 26-31 (2015), AJKFluids2015-25251, 4 pages.

 

(国内研究会等発表論文)

  • 戸倉 彰太,石田 貴大,塚原 隆裕,“粘弾性流体の回転平面クエット流に関するDNS解析:ロールセル不安定性の変化”,第29回数値流体力学シンポジウム 講演論文集,博多,12月15-17日 (2015),A04-1 (DVD),4 pages.
    池上 明人,塚原 隆裕,川口 靖夫,“低レイノルズ数バックステップ乱流に対する粘弾性の影響”,第93期日本機械学会流体工学部門講演会 講演論文集,東京,11月7-8日 (2015),0111,2 pages.
    井上 俊,塚原 隆裕,川口 靖夫,“粘弾性流体の抵抗低減乱流におけるレイノルズ応力方程式モデルの適用”,第93期日本機械学会流体工学部門講演会 講演論文集,東京,11月7-8日 (2015),0606,4 pages.
    石田 貴大,塚原 隆裕,“二重円管内乱流の亜臨界遷移に関する直接数値シミュレーション”,第93期日本機械学会流体工学部門講演会 講演論文集,東京,11月7-8日 (2015),1513,2 pages.
    塚原 隆裕,石田 貴大,“平面ポアズイユ流の亜臨界遷移における下臨界レイノルズ数”,日本流体力学会年会2015 講演論文集,東京,9月26-28日 (2015),2 pages.

 

(その他)

  • 川口 靖夫,塚原 隆裕,“界面活性剤水溶液流れの乱流と対流熱伝達”,日本伝熱学会誌「伝熱」,第55巻 第231号 (2016),9-14.
    塚原 隆裕,石田 貴大,“平面ポアズイユ面流の亜臨界遷移における下臨界レイノルズ数”,日本流体力学会誌「ながれ」,第34巻 第6号 (2015),383-386.
    T. Tsukahara, Y. Kawaguchi, “Elasto-inertial turbulence in subcritical regime of wall-bounded flows,” The 3rd International Workshop on Fluid Flow, Heat Transfer and Turbulent Drag Reduction (IWFHT2015), XJTU, Xi'an, China, Dec. 6-8 (2015) 招待講演

 




Posted : 2016年03月31日