|
本研究室では、自由液面を持った容器内流れ場における 自由液面の非線形自励振動現象 を世界で始めて報告し、 その発生機構解明や、新たな自励振動現象の発見などの 研究を実施している。 これらの機構解明に関連して、 数値流体力学 (自由液面を持った容器内流れのシミュレーション)、 非定常流動・伝熱(温度差のある流体による成層化現象や不安定流体振動)、 液面・界面現象(気液界面や液液界面におけるエネルギ輸送)、 流体関連振動(構造物との連成振動) などの研究を推進している。 さらに、原子炉・核融合炉の安全解析上重要な熱流動問題に関して、 実験、解析の両面から研究を行っている。 これらの研究には、密度差置換流の解明、 受動型冷却系システムに関する研究が含まれる。 |
鉛直噴流による自由液面スロッシングの 実験とシミュレーション |
- 自由液面と流れの相互作用による自励振動現象
- 旋回渦によるガス巻き込み現象
- 受動安全炉の熱流動
- 密度差置換流
|
自由液面は非線形境界となっている。 このような非線形境界条件においては、さまざまなカオス的現象が 観測される。本研究室においては、自由液面を含む体系における 非線形現象の先駆的な研究を実施している。 本研究室においては、このような自由液面に関する非線形現象だけではなく、 熱流体におけるカオス(多次元自然循環系カオス)や、 非線形自励振動におけるカオス、分岐、引き込み現象などの 研究を推進している。 |
自然循環系カオスのシミュレーション |
大気解放したタンク(サブタンク)と密封したタンク(メインタンク)を連結管で 接続し、メインタンク上部から垂直管を挿入した 連結タンク系 は、メインタンク、 サブタンク、垂直管に液面を有し、全体として液柱振動系を成す。 メインタンクに定常の速度でガスを流入させると、 液面が振動 する。 液面の挙動は、ガスが流出しない状態と流出する状態でそれぞれ線形な方程式で モデル化され、区分線形系となっている。 また 系の区動力となるガスの流入が定常なため、自励振動系となっている。 区分線形モデルを解析することにより、 あるパラメータにおいて系が カオティックな挙動 を示すことが分かった。
| そのままでは目に見えない情報も、レーザホログラフィなどの手法を 応用する事によって、可視化され画像情報に変換される。 これらの可視化画像を情報処理する事により、 大量の情報を非接触でかつ精度良く計測する事が可能になる。 本研究室では、これらの可視化画像から、流速、温度、密度などの 物理量を効率良く解析する手法に関して研究を行うとともに 可視化手法そのものに関しても、最先端の手法を開発している。 全く新しい三次元粒子画像流速測定法(PIV)の提案、 レーザホログラフィを応用したPIV手法の開発、 干渉画像を解析する事により３次元的な密度分布を算出する手法開発、 遺伝的アルゴリズム(GA)の応用研究なども実施している。 |
ポリマー噴流の可視化 |
- VVH 法によるくぼみ渦回りの流速分布計測
- マッハツェンダ干渉計による密度分布計測
- ロボットビジョン