水や空気などの流体中に、気泡や固体粒子が混ざり合っている流れについての研究を行っています。このような粒子を含む流れで重要となるのは、流体中の粒子の流れ方です。粒子の流れ方が変わることで、流体のエネルギーの損失や熱の伝わり方も変化します。また、粒子が集団を形成して流れるクラスター化という現象が起こることがあります。これは流体の不規則な流れの発生や、配管などの詰まりの原因にもなります。そのため、プラントなどの安全かつ効率的な運用のためには、粒子の挙動を調べる必要があります。
粒子挙動に影響を及ぼす要因の1つとして、粒子同士の相互作用が挙げられます。流体中に粒子が存在すると流れに乱れが生じます。その結果、周りの粒子が受ける流体抗力が変化します。この抗力の変化が粒子の挙動に大きく影響します。球を配列させたときに個々の球が受ける流体抗力を調べることで、球同士の相互作用を明らかにすることを研究目的としました。
球の抗力測定、PIVと呼ばれる球周りの流れの可視化を行っています。球の配置を2球から5球まで1列に並べた場合やその列数を増やした場合、2球間の距離を離した場合などの個々の球にかかる抗力の計測を行い、球の配置による抗力の変化を調べています。一例として、流体中に球を5球並べた場合、後方から2球目が最も流体抗力が小さくなることがわかりました。PIV計測によって球周りの流れの速度を調べた結果、球背後にできる渦形状がそれぞれの球によって異なることも分かりました。
