Application of a horizontal swirl mixer to mixing of fluids with large density differences and elucidation of its mixing mechanism

• Project/Area Number: 25K08363
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 酒井 清吾 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70323110)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 物質混合 / 水平旋回型混合機 / 密度差の大きな流体 / フィレット形状

Outline of Research at the Start

従来の混合機が苦手とする密度差の大きな流体間での攪拌混合を可能とする，簡易構造の連続式混合機を開発し，有効性を立証する．また，更なる高効率混合機形状を提案することを研究の目的とする．混合槽内部では，周方向に準自由渦を形成する対数らせんの流れと，フィレット形状によりもたらされる戻り流れ(二次流れ)が相互作用を及ぼしている．二次流れの発生・成長・衰退は流入条件によって大きく変化している．密度差の大きな流体間でも攪拌混合を実現するため，流入口に段差を設けた混合機や複数の流入口を配置し，3次元の流動場・物質移動場を実験的に観察し，数値解析を援用してその攪拌混合機構を3次元的に解明する．