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関連リンク |
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論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Practical Considerations on Ultrasonic Velocity Profile Measurement of Hydrothermal Vent Fluid
Ihara Tomonori, Hazuku Tatsuya , 2023年11月
12th International Symposium on Measurement Techniques for Multiphase Flow
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Investigation of the Influence of the Background Ocean Current on Flow Measurements Using the UVP Method
Ueno Satomi, Ihara Tomonori , 2023年10月
14th International Symposium on Ultrasonic Doppler Methods for Fluid Mechanics and Fluid Engineering
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水素燃料電池を搭載した内航客船の概要
大出 剛，井原 智則，山元 康博，牧平 尚久，三宅 庸介 , 2023年01月
マリンエンジニアリング
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Reduction of skin friction and two-phase flow structure beneath wall in horizontal rectangular channel
Tatsuya HAZUKU, Tomonori IHARA, Takashi Hibiki , 2022年03月
Ocean Engineering , 248 (110846)
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Development of an instantaneous velocity-vector-profile method using conventional ultrasonic transducers
Dongik YOON, Hyun Jin PARK, Tomonori IHARA , 2021年12月
Measurement Science and Technology , 33
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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海底資源フローアシュアランスの高度化に資する配管内モニタリング技術の開発
研究期間: 2023年04月 - 2026年03月 代表者: 波津久 達也
基盤研究(B) 研究分担者 23K26315
海底油・ガス田、メタンハイドレートなどの海洋資源を輸送するフローラインの保全対策（フローアシュアランス）では、生産物の安定的、経済的な輸送を阻害する配管内固形付着物の蓄積状態の把握が最重要課題となっている。しかしながら、現在、長距離フローラインの状態をリアルタイムでモニタリングできる技術はない。本研究の究極の目標は、申請者らが提案する熱流計測式配管内モニタリング手法を海洋資源フローラインセンシング技術として社会実装することで、フローアシュアランスの技術革新を創出することにある。
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研究期間: 2021年04月 - 2024年03月 代表者: 井原 智則
若手研究 研究代表者 21K14360
海洋資源の一つである海底熱水鉱床の開発が国策として進められており、そのの一つである人工熱水孔を使った資源養殖は将来的な高いポテンシャルを秘める。一方、熱水そのものの理解は進んでおらず、そのことから、効率的な熱水利用に向けては、熱水場を記述する必要がある。本研究では、実験的に速度場・温度場をモニタリングし、適切なモデルを構築することにより濃度場を記述することを試み、その結果、深海熱水活動の物質輸送過程を解明することを究極の目標に据える。その過程で、種々の新規なモニタリング手法の開発を行い、研究を通して熱水活動研究・実験流体力学研究など数多くの分野に資する知見の獲得を目指す。
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船底外板表面の流体力学的諸特性を考慮した船底下二相流解析手法の開発
研究期間: 2020年04月 - 2023年03月 代表者: 波津久 達也
基盤研究(B) 研究分担者 20H02365
船底への空気供給による船舶推進抵抗低減技術（空気潤滑法）において、船底外板表面の粗さや濡れ性は、形成する気液二相流の流動特性と摩擦抵抗特性の制御因子となる。この様な固体壁表面の流体力学的諸特性が大きく変化する船底外板近傍の二相流動構造を高精度に予測できる手法は現在無い。この課題の解決に向けて、本研究では、船底の二相流動構造と摩擦特性に及ぼす固体壁表面の諸特性（粗さ、濡れ性）の影響を適切に再現できる新しい二相流解析手法の構築を目的とし、（１）固体壁表面特性と二相流動構造の流体力学的相関の解明、（２）固体壁表面特性と二相流動構造の流体力学的相関を考慮に入れた新しい二相流構成式の開発を行う。
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研究期間: 2018年04月 - 2021年03月 代表者: 井原 智則
若手研究 研究代表者 18K13937
本研究では、これまでになかった熱水流量の定量的観測方法の開発を行い、実際の深海底における熱水噴出孔において長期間観測を行うことで、熱水鉱床の「生産量」を定量的に評価するための手法を創出することを目的としている。
2年目となる本年度において航海の機会には恵まれなかったが、初年度において実航海による熱水噴流計測結果を詳細に分析し、流動構造の解明を試みた。計測された結果からは、実験室で行った計測と同様の流速分布が観測することが出来た一方、振幅強度分布の説明に検討が必要であることが分かった。具体的には、噴流の境界において明確な振幅のピークを有する結果が得られており、これは、ポテンシャルコア部で強い振幅のピークが見られた実験室での計測結果とは異なる結果であった。
そこで、実験室において熱水起因の物性変化を模擬した体系を構築し、同様の実験を試みた上で深海熱水噴流計測時に見られた同様の計測結果が得られるかについて検討を行った。また、数値解析を併用して超音波の伝播を解析した。深海熱水噴流の音速については参考となる文献が限られているが、適宜データを補間することで、妥当な評価が行えることを確認出来た。これらの結果から、噴流内における熱水由来の急峻な温度勾配が超音波計測において影響を与えていることを示唆する結果を見いだした。引き続く研究において、これらの知見を生かし、更なる熱水噴流構造の解明に近づくことが期待される。
残念ながら、本年度において実航海による新データの取得は適わなかったものの、すでにあるデータを多角的な視点で検討することで、観測結果を評価する上で重要な流動構造把握に役立つ重要な知見を得ることが出来た。従って、当初の目的をおおむね達成していると判定し、上記の評価を下した。
熱水流動に対する外部要因や温度場の影響について、実航海による計測と検討を行うことで、最終的に本研究課題が目的とする開発研究が達成できるようにする。
研究を進める過程で、当初の想定以上に深い考察が得られているため、必要に応じて他の研究者の助言を求めることで円滑に研究が進むように工夫する。
また、研究で得られた知見を広く社会に発信する。 -
研究期間: 2017年04月 - 2020年03月 代表者: 波津久 達也
基盤研究(B) 研究分担者 17H03487
船底への空気供給による船舶推進抵抗低減技術（空気潤滑法）の高度化の観点から、本研究では、海水中を含む外部流れの二相流を対象とした新しい二相流解析手法の構築を最終目的とする。船底のような海水面下にある個体壁の周囲を流動する二相流の流動構造を高精度に予測する手法は発展途上であり、したがって、空気潤滑法による船体抵抗低減の最適化を図ることができない。本研究では、このような海水中を含む外部流れの二相流の流動構造と壁面摩擦特性を適切に再現できる新しい二相流解析手法を構築するため、以下の項目に重点を置いた実験的、解析的研究を行う。
１．海水中を含む外部流れの二相流の流動構造に関するデータベースの構築。
２．海水中を含む外部流れの二相流を対象とした二相流構成式の開発と空気潤滑法の設計指針提示。
平成29年度は、主として、モデル船二相流実験装置の製作、二相流局所流動構造を取得するための計測系の整備および海水中二相流の流動特性を評価するための実験装置の準備を行った。本研究では、本学所有の回流水槽にモデル船を設置し、その船底に気泡を供給することで外部流れの二相流を形成する。テスト部には、船首から船尾にわたる二相流構造の空間発達特性を確認できるよう、船底の複数位置に空気供給孔と二相流局所流動パラメータ計測部および可視化観測部を設置できる構造とした。
二相流界面構造データ（ボイド率分布、界面速度、気泡弦長）の測定には、テスト部流れ方向とスパン方向の任意位置に設置できる探針式プローブを用いた。また、外部流れの二相流界面構造の時空間変化特性と流動様式を詳細に観察するため、テスト部に高速度ビデオカメラを設置した。また、水平矩形流路内二相流ループにおいて、計測装置の動作確認、二相流局所流動パラメータ測定の課題抽出を行った。
さらに、海水中二相流の流動特性を評価するための静止液中気泡流実験装置の準備を行った。
当該年度の実施目標（モデル船二相流実験装置の製作、二相流局所流動構造を取得するための計測系の整備）を年度内にほぼ達成できたため。
モデル船を用いた二相流実験の準備を継続して行う。気膜流から微細気泡流までの広範な流速条件において外部流れの二相流の局所流動パラメータ（ボイド率分布、界面速度分布、気泡径分布）の空間発達および壁面摩擦抵抗に関するデータを取得できるよう、計測系の改良を行う。
次に、本学所有の回流水槽においてモデル船を用いた予備実験を実施し、外部流れの二相流の局所流動パラメータ（ボイド率分布、界面速度分布、気泡径分布、気泡層厚さ）の空間発達に関するデータを取得する。また、二相流流動様式遷移式の開発に必要となる流動様式マップを作成する。