Control of turbulence by additives: principles in terms of the hierarchy of coherent structures

通过添加剂控制湍流：相干结构层次结构的原理

• 批准号: 20H02068
• 负责人: 後藤 晋
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02068/
• 关键词: 乱流; 乱流変調; 秩序構造; 数値シミュレーション; 室内実験; 高分子; 界面活性剤; 混相流; 制御; 添加物

数値シミュレーション研究（Ｓ）に関しては、概ね計画通りに研究を進めることができた。（Ｓ１）剛体球形粒子の添加による周期境界条件下の乱流の変調現象に関して、大規模数値シミュレーションによるパラメタサーベイの結果および、それに基づく理論をまとめた論文を出版した。また、同様の考えを平行平板間乱流へと適用する研究も推し進めた。さらに、球形以外の剛体粒子が乱流変調に与える影響についての研究にも着手した。（Ｓ２）弾性体粒子が渦中心に集積する現象を説明する理論を提案した。（Ｓ３）高分子や界面活性剤の添加による乱流変調現象に関しては、ミクロ描像およびマクロ描像の双方から研究を進めた。まず、前者に関しては、散逸動力学法（粗視化分子動力学）による数値シミュレーションを実行し、最長緩和時間やせん断流に対する配向に関する界面活性剤ミセルと高分子との相違点を明らかにした。一方、マクロ描像からは、構成則を用いた連続体シミュレーションおよび、ブラウン動力学法による数値シミュレーションを進めた。その結果、乱流変調現象の物理機構の理解に近づいている。室内実験研究（Ｅ）に関しては、ようやく軌道に乗り始めた。（Ｅ１）界面活性剤や高分子の添加による乱流変調現象に関する実験研究のプラットフォームとして、直方体容器内で４本の平行な円柱を互い違いの方向に回転する装置を完成させ、界面活性剤や高分子の添加による乱流変調現象を実験的に捉えることが可能となった。（Ｅ２）回流水槽を用いた実験プラットフォームを構築する過程で、自由界面近傍に置かれた物体に作用する力に関する新たな現象を発見した。これは添加物による制御とは直接は関係しないが、流れの制御の観点から興味深い発見であり、現在、さらなる解析を進めている。

A number of studies have been carried out. (s) there has been a lot of research. (S1) under the condition of the addition of bulk spherical particles, under the condition of periodic boundary, the turbulence is similar to that of turbulence, large-scale modules, large-scale particles, large-scale spherical particles and large-scale spherical particles. The parallel plate turbulence test is used to improve the performance of the parallel plate. The bulk particles outside the sphere, the turbulence and the shadow of the bulk particles begin to study. (S2) the center of the sex body particles is collected, the image is clear, the theory is proposed. (S3) the interfacial activity of the polymer was added to the polymer interface, and the interfacial activity of the polymer was further studied. The temperature, the former, the kinetic method (rough molecular dynamics), the number of cycles, the maximum temperature, the maximum temperature, and the time limit, the temperature, the temperature, the temperature One side, the image of the system, the computer, the dynamic method and the dynamic method. The results show that the turbulence effect is similar to the understanding of the physical mechanism. Indoor research (E)

项目成果

発達した乱流中の秩序渦の階層

发达湍流中有序涡流的层次结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashi Sumigawa;後藤晋
• 通讯作者: 後藤晋

Generalized sweep-stick mechanism of inertial-particle clustering in turbulence

湍流中惯性粒子聚集的广义扫棒机制

• DOI: 10.1103/physrevfluids.6.044605
• 发表时间: 2021
• 期刊: Phys. Rev. Fluids
• 作者: Sunao Oka;Susumu Goto
• 通讯作者: Susumu Goto

壁面近傍の乱流輸送現象に関する大規模数値シミュレーョン

近壁面湍流输运现象的大规模数值模拟

• 发表时间: 2020
• 作者: 後藤晋;本告遊太郎
• 通讯作者: 本告遊太郎

エネルギーカスケードに着目した固体粒子添加による乱流変調の機構

关注能量级联的固体颗粒添加湍流调节机制

• 发表时间: 2020
• 作者: 岡温;後藤晋
• 通讯作者: 後藤晋

散逸粒子動力学法を用いた一様せん断流における界面活性剤の棒状ミセル形成過程の解明

使用耗散粒子动力学方法阐明均匀剪切流中表面活性剂棒状胶束的形成过程

• 发表时间: 2020
• 作者: Shou Qiu;Kyohei Kiyota;小井手祐介，後藤晋
• 通讯作者: 小井手祐介，後藤晋