研究内容

水に高分子や界面活性剤の添加すると、流体は粘性だけでなく弾性も示す非ニュートン流体へと変化します。流体のもつ粘弾性は乱流を劇的に抑制することが知られ、乱流がもたらす流動抵抗によるエネルギーロスの低減に利用されています。高いレイノルズ数の乱流を調べるための実験装置を構築し、粘弾性による乱流変調の物理メカニズムの解明に取り組んでいます。

• Horimoto & Okuyama, Applied Thermal Engineering, Vol. 262 (2025), 125238.

• Horimoto & Goto, Physical Review Fluids, Vol. 2 (2017), 114603.

航行する船舶のエネルギー消費の大部分は、船体と海水との間の摩擦抵抗が占めます。摩擦抵抗を低減するための技術として、船底の乱流境界層中に空気を注入する空気潤滑法が、世界中の企業により多くの船体に実装されつつあります。しかし、空気と水の混じる混相流の乱流は、単相乱流の常識が通用しない現象でもあります。船底における乱流境界層中の気泡の挙動を模擬するために、圧力勾配でなく壁面運動により乱流境界層を維持できる実験装置を開発し、気泡の運動と乱流の相互作用を調査しています。

• Horimoto, Mori, Park, Tasaka & Murai, Journal of Fluids and Structures, Vol. 19 (2024), JFST0013.

液体中を沈降する粒子群の挙動は、化学工学や地球物理学において重要なテーマで、非ニュートン流体中を粒子が沈降する場面もたくさんあります。粒子の沈降挙動は液体の物性に強く依存するため、種々の流体中に多数の粒子を沈降させる実験を行い、そこに現れる特異な分裂・凝集現象の物理メカニズム解明に挑戦しています。

• Takano, Ohie & Horimoto, Physics of Fluids, Vol. 27 (2025), 061702.