• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Theory construction and experimental verification for a bubbly flow in a nozzle

Research Project

Project/Area Number 19K04179
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 19010:Fluid engineering-related
Research InstitutionFukuoka Institute of Technology

Principal Investigator

Egashira Ryu  福岡工業大学, 工学部, 教授 (60455102)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords気泡流 / 気泡 / キャビテーション / ボイド率 / ノズル / 非平衡蒸発 / ベンチュリ / マイクロバブル
Outline of Research at the Start

近年のマイクロバブルへの関心の高まりとともに,ノズルによる効率的なマイクロバブル生成法が注目されている.本研究の目的は,マイクロバブル生成に用いられるノズル内の気泡流特性に及ぼすノズル出口での背圧の影響を理論及び実験により解明することである.この目的を達成するために二流体モデルに基づいてノズル内気泡流に関する数学的に適切な支配方程式を導出し,気泡流中での気泡の振る舞い,ボイド率分布,圧力分布,マッハ数分布,ノズル出口での衝撃波を解明し,それらを実験により検証して,ノズル内気泡流の制御技術を確立する.

Outline of Final Research Achievements

Theoretical and experimental investigations for a bubbly flow in a nozzle were conducted so that the details of the flow can be revealed. In the theoretical investigation and the numerical calculation, both the nonequilibrium evaporation and condensation at the gas-liquid interface, which have never been taken into account so far, and the translational motion of a single bubble were incorporated. The bubble dynamics analysis was performed for the single bubble translating in a straight circular tube and a tapered circular one, and the results were compared. In the experimental investigation, the distribution of void fraction in the nozzle could be accurately measured by the constant current method with plural ring-shaped electrodes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

気泡流は原子力発電所の冷却水の流れや,ノズルによるマイクロバブルの生成など,多くの産業分野で見られる.そのような流れを理論的,数値的に調べる際には,気泡の体積割合である「ボイド率」が最も重要なパラメータとなる.本研究成果により,そのボイド率の正確な測定が可能となった.また,まだ単一の気泡に関してではあるが,気泡の気液界面での非平衡蒸発,並進運動を厳密に考慮した理論により,高精度な数値計算が可能となった.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] 気泡流のボイド率測定に対する定電流法適用の検討2020

    • Author(s)
      児玉哉太,江頭 竜
    • Journal Title

      福岡工業大学総合研究機構研究所所報

      Volume: 2 Pages: 35-38

    • NAID

      40022234215

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 非循環型キャビテーションタンネルにおけるキャビテーション初生条件の検討2021

    • Author(s)
      渡部真将,藤川俊秀,福田正和,江頭竜,中村祐二,藤川重雄
    • Organizer
      日本実験力学会2021年度年次講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 微細気泡を含む静止水中への超音波照射により生じる遅い波の伝播メカニズムに関する実験的研究2021

    • Author(s)
      大石学,江頭竜
    • Organizer
      日本実験力学会2021年度年次講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 微細テーパ管内の極低レイノルズ数流れの理論2021

    • Author(s)
      増淵寿,藤川俊秀,矢口久雄,亀山義宗,江頭竜
    • Organizer
      日本機械学会2021年度年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 出口での圧力と速度の非一様性を考慮したストークス自由噴流の理論とCFD検証2021

    • Author(s)
      藤川重雄,藤川俊秀,江頭竜,増渕寿,矢口久雄
    • Organizer
      日本機械学会2021年度年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 有限時間持続する水の張力下におけるキャビテーション初生解析2021

    • Author(s)
      江頭竜,藤川俊秀,陣内楓,藤川重雄
    • Organizer
      キャビテーションに関するシンポジウム(第20回)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] テーパ円管内の定常流れにおける単一球形気泡の並進・膨張・収縮に関する気泡力学解析2021

    • Author(s)
      陣内楓,江頭竜,藤川俊秀,藤川重雄
    • Organizer
      日本機械学会九州支部 第75期総会・講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 出口での圧力と速度の非一様性を考慮したストークス自由噴流理論2020

    • Author(s)
      江頭竜,藤川俊秀,矢口久雄,増淵寿,藤川重雄
    • Organizer
      日本機械学会 第98期流体工学部門講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 定電流法による管内気泡流のボイド率測定に与える電極の影響2020

    • Author(s)
      児玉哉太
    • Organizer
      日本機械学会 九州支部 第73期 総会・講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Flows of a Free Jet with Re<O(1) from a Hole of Finite Radius: A Theoretical Methodology2019

    • Author(s)
      Ryu Egashira, Hisashi Masubuchi, Toshihide Fujikawa, Shigeo Fujikawa
    • Organizer
      16th Asian Congress of Fluid Mechanics
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ボイド率計測装置およびボイド率計測方法2020

    • Inventor(s)
      河村良行,江頭竜,松川夏樹,佐藤翔,高曽徹
    • Industrial Property Rights Holder
      福岡工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-060039
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 気液溶解装置2020

    • Inventor(s)
      江頭竜,平松義彦,村山智紀,大澤功平
    • Industrial Property Rights Holder
      福岡工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-083376
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi