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Development of ultrasonic tomography and measurement and modeling of two-phase flow in lead bismuth eutectic

Research Project

Project/Area Number 17H03175
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Murakawa Hideki  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (40467668)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 齊藤 泰司  京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (40283684)
杉本 勝美  神戸大学, 工学研究科, 助教 (40420468)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2017: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Keywords液体金属 / 二相流 / 流体計測 / ボイド分布 / 超音波トモグラフィ / 超音波 / 計測工学 / 混相流 / ボイド率分布
Outline of Final Research Achievements

Liquid-metal is opaque fluids and is difficult to measure the flow filed. Therefore, ultrasonic was utilized for measuring instantaneous bubbles motion in the liquid-metal using a tomography technique. Wide-angle transducer, system development and the reconstruction algorithms using a reflection method were established. Measurement target was bubbles motion in a pipe with inner diameter of 50 mm. The system was achieved the temporal resolution of 1 ms and the frame rate of 1000 fps in the continuous tomography. The system was applied for measuring water-argon and GaInSn-argon two-phase flows. Differences of the bubbles shape, motion and the coalescence frequency of the bubbles in between liquid-metal and water were clarified.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高発熱密度の冷却において、液体金属の利用は有効な手段の一つである。しかしながら流体が不透明であることから、液体金属中の二相流動の実験的評価は多くの課題がある。本研究では、気泡流動の物理的解明を可能とする超音波トモグラフィ法の確立に成功した。これにより、気液密度比や表面張力が従来の流体と大きく異なる液体金属において、気泡の合体や分裂といった複雑な二相流の解明に貢献し、安全解析に必要とされる構成方程式の精度向上に寄与する。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(ドイツ)

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      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(ドイツ)

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  • [Int'l Joint Research] Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(ドイツ)

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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波による気泡流動の評価手法に関する研究2020

    • Author(s)
      池田 隆太郎,清水 知之,村川 英樹,杉本 勝美
    • Organizer
      日本機械学会関西学生会 2019年度学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of an ultrasonic tomography for measuring void distribution in liquid-metal bubble column2019

    • Author(s)
      Hideki Murakawa, Sven Eckert
    • Organizer
      11th International Symposium on Measurement Techniques for Multiphase Flows
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超音波トモグラフィによる気泡流のボイド分布計測法の開発2019

    • Author(s)
      村川 英樹,清水 知之,Sven Eckert
    • Organizer
      第47回可視化情報シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波トモグラフィによる気泡流の瞬時ボイド分布計測法の開発2019

    • Author(s)
      清水 知之, 村川 英樹, 杉本 勝美, 浅野 等, Sven Eckert
    • Organizer
      日本混相流学会 混相流シンポジウム2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 反射法を用いた超音波トモグラフィによる気泡流のボイド分布計測2019

    • Author(s)
      清水 知之、秋月 大二郎、村川 英樹、杉本 勝美、浅野 等
    • Organizer
      日本機械学会 関西学生会平成30年度学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 広角超音波センサを用いた気液二相流のボイド分布計測法の検討2018

    • Author(s)
      秋月 大二郎、村川 英樹、杉本 勝美、浅野 等
    • Organizer
      日本混相流学会 混相流シンポジウム2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 反射法を用いた超音波トモグラフィによる気液二相流のボイド分布計測法の開発2018

    • Author(s)
      秋月 大二郎、清水 知之、村川 英樹、杉本 勝美、浅野 等
    • Organizer
      日本機械学会第96期流体工学部門講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波による液体金属気液二相流の気液速度分布計測手法の開発2017

    • Author(s)
      村松 瑛、村川 英樹、浅野 等、Sven Eckert
    • Organizer
      日本混相流学会 混相流シンポジウム2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of an ultrasonic technique for measuring phase velocities in liquid-metal two-phase flow2017

    • Author(s)
      Ei Muramatsu, Hideki Murakawa, Hitoshi Asano, Sven Eckert
    • Organizer
      The Ninthe JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超音波を用いた気液二相流におけるボイド率分布計測法の検討2017

    • Author(s)
      村川 英樹、秋月 大二郎、村松 瑛、杉本 勝美、浅野 等
    • Organizer
      可視化情報全国講演会(室蘭2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 神戸大学大学院工学研究科 機械工学専攻 エネルギー変換工学研究分野(MH-3)

    • URL

      http://www.lab.kobe-u.ac.jp/eng-mh3/index.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2022-08-05  

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