極限環境下における極低温混相流体の非平衡流れに関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750174
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 石本 淳 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (10282005)
• Keywords: 低温流体 / 混相流 / キャビテーション / 液体窒素 / 管内流 / 気泡 / 沸騰 / 数値解析

Research Abstract

極低温流体の混相流を活用した応用機器開発のための基礎研究として,液体窒素の円管内気液二相流動特性に関する数値解析的検討を行い,以下の知見を得た.
(1)均質気液二相流の管内ボイド率分布に関する数値解析的検討を行い,本数値解法により極低温流体の高速相変化現象に関する詳細な情報を得ることが可能であることを明らかにするとともに,数値解析による低温流体二相流動様式の定量的予測の可能性を示した.また,高温圧縮水二相流におけるボイド率分布の計測・解析との比較検討を行うことにより極低温流体の場合,相変化に要する特性時間が常温流体の場合に比較して非常に短いことを明らかにした.
(2)均質気液二相流の管内圧力分布に関し,本数値解法により詳細な解析が可能であることを明らかにするとともに,数値解析を用いた極低温流体高速気液二相流管内圧力分布の定量的予測の可能性を示した.また,均質二相圧力の急激な減少の後に,均質気液二相流の圧縮性に起因する圧力波の非線形効果による波の突き立ちが生じることを確認した.
(3)均質気液二相流中の音速に関する考察を行い,液体窒素二相流中における音速は,空気-水系二相媒体中における音速よりも小さな値を示すことを確認し,音速の減少効果は,液体窒素二相流の有する速い相変化速度と高い圧縮率に起因することを明らかにした.

Research Products

• [Publications] 石本淳: "液体窒素の気液二相流動特性に関する数的解祈" 日本機械学会論文集(B編). (掲載決定). (1998)
• [Publications] Jun Ishimoto: "Numerical Simulation on Boiling Two-Phase Flow of Liquid Nitrogen" Proceedings of The International Symposium on Computational Technologies for Fluid/Thermal/Chemical Systems with Industrial Applications, Joint ASME/JSME Meeting. (掲載決定). (1998)
• [Publications] Tomoyuki Hashimoto: "Rotating Cavitation in Three and Four-Bladed Inducers" AIAA 97-3026, presented at the 33th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. (1997)
• [Publications] 石本淳: "液体窒素気液二相流の数値解析" 流体科学シンポジウム(SCFS'97)講演論文集. 102-106 (1997)
• [Publications] Jun Ishimoto: "Wave Propagation in Boiling Two-Phase Flow of Magnetic Fluid under a Nonuniform Magnetic Field" Nuclear Engineering and Design. 175. 87-96 (1997)
• [Publications] 石本淳: "磁性流怖気液二相流の数値シミュレーション" 第1回オ-ガナイズド混相流フォーラム講演論文集. 9-17 (1997)