著者

田中 泰爾 大石 義彦 朴 炫珍 田坂 裕司 村井 祐一 川北 千春

出版者

一般社団法人 日本機械学会

雑誌

日本機械学会論文集 (ISSN:21879761)

巻号頁・発行日

vol.88, no.907, pp.21-00297, 2022 (Released:2022-03-25)

参考文献数

24

---

Drag reduction by bubble injection in turbulent boundary layers was investigated using a 36-m-long flat-bottom model ship. The model ship was towed at 8.0 m/s, resulting in a downstream-distance-based Reynolds number as high as 2.9 × 108. The total resistance exerting on the model ship was reduced, and the resistance reduction increased with the air flow rate for the bubble injection. The local wall shear stress on the bottom plate was measured at multiple locations to clarify the streamwise transition of the drag reduction. The local drag reduction observed at the upstream measurement locations was increased with the air flow rate. The higher gas flow rate, moreover, produced the longer streamwise persistence of the drag-reduction effect. These multiple factors improved the efficiency of the total resistance reduction against the power consumption for the bubble injection. We provide the estimation of total frictional drag reduction for the full-scale ships using the equation of the local friction coefficient obtained experimentally. The results of the model ship experiment and the full-scale estimation consistently indicated that the downstream persistence of the local drag-reduction effect strongly affect the total drag reduction of such the long hulls.

著者

村井 祐一 田坂 裕司 北川 石英 石川 正明 武田 靖 武田 靖

出版者

北海道大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2009

---

マイクロバブル混合液体の層流域から乱流域までのレオロジー特性を実験的に研究したものである.層流域では,非定常なせん断応力場において気泡形状と応力の関係に非平衡性が表れる場合,平衡を仮定した実効粘度よりも10倍以上大きな運動量伝達特性をもつことがわかった.遷移域では周波数の変調による乱流への初期遷移が抑制されることがわかった.また乱流域では乱流渦干渉による乱流エネルギー低下,気泡クラスタリングによる新しい境界層構造の出現や伝熱促進が観測された.

著者

田坂 裕司 白鳥 貴久 芳田 泰基 村井 祐一

出版者

The Visualization Society of Japan

雑誌

可視化情報学会誌 (ISSN:09164731)

巻号頁・発行日

vol.36, no.142, pp.7-11, 2016 (Released:2017-07-01)

参考文献数

12

---

不透明液体の時空間流動情報の取得が可能な超音波流速分布計(UVP)を用いたレオメトリの紹介を行った.速度場には応力,歪み,歪み速度の関係を表すレオロジー物性が反映されるため,シンプルな流れの体系において流れ場計測を行い,それを解析することでレオロジー物性を取得することが可能である.この解説記事では,流れの体系として振動回転を付与された円筒容器内流れを採用し,これを用いて分散気泡液体の実効粘度評価と,チキソトロピー性流体の一種であるモンモリロナイト懸濁液の時間依存して変化するレオロジーの評価を紹介した.それらに加えて,レオロジーモデルを使用しないレオロジー物性の評価法として新しく導入した概念である,flow surfaceについて解説した.

著者

芦田 俊樹 村井 祐一 パク ヒョンジン 田坂 裕司 永井 繁行

出版者

一般社団法人 日本機械学会

雑誌

日本機械学会論文集

巻号頁・発行日

vol.86, no.888, pp.20-00184-20-00184, 2020

---

<p>Aerodynamic drag on several types of road cones was measured by wind tunnel experiments purposing improvement of anti-fall-down functions against lateral wind blowing. By opening holes on the side surface of cones, drag coefficient decreased so that maximum endurable wind speed increased over 30 m/s in the best case. This finding contributes to three benefits in road safety; reducing the weight of the cone for workers at roads, cost cutting by manufacturers for the synthetic resin material, and also for security aspects by internal visibility preventing from hidden matters. We also found different aerodynamic characteristics due to bottom plate condition of the cones. That is, when the bottom plate opened to the inner space of the cone, small angle of inclination intensified a recovery moment that pulls back the cone to the standing attitude. This effect significantly improved the maximum endurable wind speed and was explained by the flow allowed inside the cone when the side holes were provided. Such a fluid-structure interaction was analyzed theoretically to clarify the endurance mechanism.</p>

著者

村井 祐一 石川 正明 田坂 裕司 熊谷 一郎 北川 石英 大石 義彦

出版者

北海道大学

雑誌

基盤研究(A)

巻号頁・発行日

2012-04-01

---

2011年の大震災以来,エネルギーの効率的な生産と効果的な利用が,持続可能な社会を目指す上で早急に実現すべき人類の課題として最重要視されてきた.このうち海運分野で重責を担う革新的省エネ技術が,二相流を利用した乱流摩擦抵抗低減技術である.船舶の10%の抵抗低減が世界全体で2GW(年間CO2換算で2100メガトン)の省エネを実現する.本課題では,高レイノルズ数環境にある二相流力学的な「摂理」(多次元性,マルチスケール性,ならびに著しい非定常性・不規則性)を真正面から扱い,5%以下の僅かなボイド率で30%以上の正味抵抗低減率を「常に」得るような二相乱流のスマート制御を達成した.

著者

武田 靖 村井 祐一 田坂 裕司

出版者

北海道大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2006

---

気流の空間的構造を定量計測するPIV(Particle Image Velocimetry)を技術開発することを目的とし3年間の研究の実施を通じて多面的な成果を上げた. 大規模な気流計測における主要な問題は, 環境負荷の少ないトレーサを開発すること, ならびに三次元非定常構造を定量捕獲するための光学設計, さらには速度ベクトルデータの高密度化であった. 平成18年度は, トレーサの開発としWatermist法, Soap Bubble法, ならびにTuft Resonance法について検討を行い, さらにPIVに適合したトレーサの注入方法を設計・検定した. これと同時に300m規模の大気流動場を三次元計測する問題点提起実験を実施した. 平成19年度は開発したトレーサ注入法と光学系を実例計測によりデモンストレーション実験した. 計測対象は竜巻のPIV計測, 樹木や鉄塔をモデル化した透過性物体の周囲空間流動のPIV計測である. 平成20年度は大気ダウンバーストを室内モデル実験置換し, カラートモグラフィックPIV技術の実証実験を実施した. これらの開発の結果, 従来まで低密度データの2次元計測に制約されてきた気流構造計測が, 3次元高密度データ取得が可能となるに至った. また応用実験から気流のもつ固有の流動場が新たに発見され, これらについてのダイナミクスを論文等で発表した.