1997 Fiscal Year Annual Research Report
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09650245
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高田 保之 九州大学, 工学部, 助教授 (70171444)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保田 裕巳 九州大学, 工学部, 助手 (10117103)
伊藤 猛宏 九州大学, 工学部, 教授 (20037740)
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| Keywords | VOF法 / 表面張力 / 相変化 / 核沸騰 / 気泡 |
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| Research Abstract |
本研究では,VOF法をベースに高密度比流体に対するDonor-acceptor法および表面張力項計算の高精度化に重点をおき,まず第一段階として自由表面と相変化を同時に伴う二相系の熱流動数値解法の確立を目指す.ついで,伝熱面キャビティからの気泡の成長および離脱のシミュレーションを実施し,気泡周辺の流れ場と温度場,および伝熱面上の局所熱伝達係数を求め,(a)伝熱面材質の影響,(b)重力の影響,などを調べ,気泡力学の進展に貢献することを研究目的とする.
本年度は,大気圧ヘリウムの核沸騰気泡のシミュレーションを行った.現象を軸対象二次元と仮定し,半径方向100μm,垂直方向200μmの領域で計算を行った.平滑伝熱面上に接触角5°で直径20μmの初期気泡を置き,伝熱面過熱度を0.2Kに上げて,気泡の成長・離脱の様子をシミュレーションした.その結果得られた離脱気泡直径は約55μmであった.この値は実験で観察されるヘリウム気泡直径60〜80μmにおおよそ一致する.また,気泡内外の速度ベクトル,温度分布,圧力分布を求めた.これにより得られた液相中の温度境界層は,シュリーレン写真で観察されたものと定性的に極めてよく一致した.
本研究を遂行する上で,VOF法における相変化界面の取り扱い技術の向上は,非常に重要な部分を占める.そこで,気泡のシミュレーションと平行して,蒸発界面の計算アルゴリズムの改良を行った.現時点では,すべての蒸発現象をシミュレートできる段階までに至っていないので,次年度にさらなる改良を進める予定である.
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[Publications] 白川英観,高田保之,黒木虎人,伊藤猛宏: "VOF法による任意形状流路における熱流動の数値解析(閉空間内の自然対流への応用)" 第34回日本伝熱シンポジウム. 83-84 (1997)
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[Publications] 白川英観,高田保之,黒木虎人,伊藤猛宏: "VOF法における蒸発界面の取扱いについて" 日本機械学会第10回計算力学講演会. 19-20 (1997)
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[Publications] 高田保之,白川英観,黒木虎人,伊藤猛宏: "VOF法の改良と任意形状流路における熱流動への応用" 日本機械学会創立100周年東海支部記念式典・講演会講演論文集. 224-225 (1997)
