2001 Fiscal Year Annual Research Report
崩壊する風波気液界面での物質輸送に及ぼすリップルと気泡と液滴と汚れの効果
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11450077
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
小森 悟 京都大学, 工学研究科, 教授 (60127082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三角 隆太 横浜国立大学, 工学研究員, 助手 (40334635)
長田 孝二 京都大学, 工学研究科, 講師 (50274501)
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| Keywords | 風波乱流 / 物質輸送 / 気泡 / 液滴 / リップル |
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| Research Abstract |
1)風波気液界面の崩壊に伴う液滴の発生および飛散機構
風波気液界面の崩壊に伴い発生する液滴の径・数密度・速度を位相ドップラ流速計(PDA)を用いて測定した。その結果、粒子(液滴)レイノルズ数、液滴の飛散個数に関する実験相関式を得た。この関係式を用いて飛散液滴による物質移動量を総液滴に対して求めることにより、崩壊する風波気液界面を通しての物質移動に対する液滴の寄与を評価することが可能となった。
2)風波気液界面を通しての物質移動に及ぼす温度成層の効果
安定および不安定温度成層が存在する風波乱流場でレーザドップラ流速計(LDV)を用いた瞬間速度の測定を行い、液側の乱流構造に及ぼす温度成層の効果を明らかにした。また、抵抗線温度計を用いて乱流熱フラックスを測定することにより、風波気液界面を通してのスカラ(熱)の輸送に及ぼす温度成層の効果について検討を行った。その結果、風波気液界面を通してのスカラの輸送に対しては、液側に存在する安定および不安定温度成層の影響はないことが明らかとなった。
本研究課題による3年間の研究により、強いせん断力による風波の崩壊に伴う気泡の巻き込み、および液滴の飛散が風波気液界面を通しての物質移動に及ぼす影響を明らかにし、さらに、重油による界面汚れ、液側の安定および不安定温度成層が物質輸送に及ぼす影響も明らかにした。なお、当初に予定していたリップルおよびうねりの効果については、現在、室内実験と三次元直接数値計算を用いてその解明を試みている段階であり、今後更なる研究が必要である。
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[Publications] R.Kurose, S.Komori: "Turbulence Structure over a Particle Roughness"International Journal of Multiphase Flow. 27. 673-683 (2001)
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[Publications] R.Kurose, R.Misumi, S.Komori: "Drag and Lift Forces Acting on a Bubble in a Linear Shear Flow"International Journal of Multiphase Flow. 27. 1247-1258 (2001)
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[Publications] R.Kurose, H.Makino, S.Komori: "Particle Trajectories in a Turbulent Boundary Layer at High Particle Reynolds Number"ASME Journal of Fluids Engineering. 123. 956-958 (2001)
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[Publications] S.Komori, R.Misumi, K.Kohata: "Numerical and Experimental Estimation of Bubble-Mediated Mass Transfer across the Breaking Air-Water Interface"CGER's Supercomputer Activity Report. 8. 32-36 (2001)
