令和６年１０月２５日

名古屋大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）
神戸大学

流体が乱れる・乱れないの新たな境目を発見

～複雑流体による流体輸送の省エネ、流動制御に貢献～

ポスト

ポイント

• 高分子を流体に添加すると、流体が流れる際に乱れる・乱れない領域が突然変わることが知られていたが、その境目や変化が生じる条件は明らかになっていなかった。
• 本研究により、流体内での高分子の動きが、流体全体の流れ方を決めることが分かった。
• 流体輸送の省エネルギー化や効率的な攪拌（かくはん）技術の開発など、流体関連プロセスの技術革新への貢献が期待される。

名古屋大学 大学院工学研究科の日出間 るり 教授の研究グループは、神戸大学、イギリスのＴｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｖｅｒｐｏｏｌとの共同研究で、高分子を極めて低濃度で添加した流体の流動挙動が、安定化（層流化）、不安定化（乱流化）する現象について、その境界を新たに発見しました。

高分子を添加した流体において、レイノルズ数（Ｒｅ）の大きな条件下で流体の乱れが抑えられる抵抗低減（ＤＲ）という現象が観察されることは長年知られていたことでした。これに対して近年、乱流が生じるＲｅ領域のうち、Ｒｅが比較的小さな条件では、高分子の添加が流体を完全に層流化させたり、高分子の弾性に由来する特殊な乱れを誘発し乱流化させたりする現象が見いだされました。しかし、これらの現象は流体の流速や高分子の濃度に比例しない、非線形性を伴うため定量化が難しく、高分子を添加した流体における層流と乱流の境目や、この変化が生じる条件は明らかとなっていませんでした。

本研究は、高分子の伸長と緩和（直線状の高分子が伸びた後、元の形に戻ること）という形態変化と、Ｒｅで決まる条件によって、流体の層流・乱流が決まることを明らかにしました。流動場の層流・乱流を制御することにより、流体輸送の省エネルギー化、効率的な攪拌技術の開発、高分子溶液の射出制御など、流体関連プロセスの技術革新への貢献が期待されます。

本研究成果は、２０２４年１０月２５日（日本時間）に国際学術誌「Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｆｌｕｉｄｓ」に掲載されます。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 創発的研究支援事業（ＪＰＭＪＦＲ２０３Ｏ）、岩谷科学技術研究助成の支援のもとで行われたものです。

＜プレスリリース資料＞

• 本文 ＰＤＦ（９６１ＫＢ）

＜論文タイトル＞

“Polymer-doped two-dimensional turbulent flow to study the transition from Newtonian turbulence to elastic instability”

ＤＯＩ：10.1063/5.0225654

＜お問い合わせ先＞

• ＜研究に関すること＞

  日出間 るり（ヒデマ ルリ）

  名古屋大学 大学院工学研究科 教授
  Tel：052-789-2716 Fax：052-789-2716
  E-mail：hidemanagoya-u.jp

• ＜ＪＳＴ事業に関すること＞

  加藤 豪（カトウ ゴウ）

  科学技術振興機構 創発的研究推進部
  Tel：03-5214-7276 Fax：03-6268-9413
  E-mail：souhatsu-inquiryjst.go.jp

• ＜報道担当＞

  名古屋大学 広報課

  Tel：052-558-9735 Fax：052-788-6272
  E-mail：nu_researcht.mail.nagoya-u.ac.jp

  科学技術振興機構 広報課

  〒102-8666 東京都千代田区四番町５番地３
  Tel：03-5214-8404 Fax：03-5214-8432
  E-mail：jstkohojst.go.jp

  神戸大学 総務部 広報課

  Tel：078-803-5106 Fax：078-803-5088
  E-mail：ppr-kouhoushitsuoffice.kobe-u.ac.jp

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