高周波脈動流中の気液界面から飛散分裂する液滴群の挙動の統計評価とモデリング
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21K03858
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
尾形 陽一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (10323792)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 恵哉 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 名誉教授 (90156076)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 脈動流 / 気液界面 / 液滴 / 気液二相流 / 流体不安定性 / 微粒化 / モデリング / エンジン |
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| Outline of Research at the Start |
自動車エンジン内の吸排気系や原子炉等の管内を流れる，液膜と気流との相互作用で生じる飛散液滴群は液滴のサイズ・質量分布の範囲が幅広く，計算格子サイズより小さい微小粒径群を統計的な評価に基づいて適切にモデル化した液相・気相の相互解析が必要となる．
本研究では基本形状の直管・曲り管における気液界面挙動を，多数の実験結果から時間・空間変動を考慮した評価を行い，時間変動・形状もより複雑な実機エンジンの実用的・高精度シミュレーションの実現を目指した数値モデル構築を行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題である直管と曲り管内の変動気流場における飛散・分裂の数値モデルの構築に向けた，実験計測と評価を行った．最終年度では定常気流－数十Hzオーダーの高周波脈動乱流と厚さ数mmオーダー液膜の相互作用に対し，実験計測で得られた液膜気液界面のマクロな波面挙動と，乱流気相場・液相場のCFDとの比較においてサブグリッドオーダー微小液滴の飛散分裂捕捉は困難であったが，実験で計測が困難な流路下流の液滴飛散領域の気液界面上で生じる渦の発展がCFDで分かり，波面形状の3次元遷移・マクロな飛散挙動も計測と整合する結果が得られた．また，直管・曲り管の定常・脈動気流と壁面熱伝達特性の相関に関する研究から，管形状の違いが最小脈動流速時の再層流化・最大流速時の乱れ強さ・断面内二次流れの影響の相違性に現れることが分かった．本流動特性が液膜存在時の飛散分裂に及ぼす影響の具体的機構を得るまでには至らなかったが，実現象でのバラつきにも影響が予想される．研究期間全体では管内二相流の高速度カメラ撮影などを基に得られた実験結果に対するCFD結果の比較検証が不十分な点が残課題となったが，本研究で得られた直管・曲管での気流・液膜における飛散分裂の発生機構，液膜分裂時間などの統計評価データ，および並行研究である気流中の壁面衝突噴霧から生じる薄い液膜挙動の研究成果を用いて，蒸発の影響・近年研究が発展しているCFDへのデータ同化にも今後の展開が期待される．
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
