2013 Fiscal Year Annual Research Report
横揺れ運動を受ける循環流動層における粒子挙動のリアルタイム可視化計測
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13F03057
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
武居 昌宏 千葉大学, 大学院工学研究科, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ZHAO Tong 千葉大学, 大学院工学研究科, 外国人特別研究員
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| Keywords | 舶用排熱回収システム / 循環流動層 / 固気二相流 / 船体動揺 / 電気キャパシタンストモグラフィー |
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| Research Abstract |
本研究は、循環流動層の高い伝熱性能、反応性に注目して船舶に適用し、舶用の排熱回収システムを開発するため、流動層ライザー部の固気混相流動に及ぼす船体動揺の影響を明らかにすることを目的とする。平成25年度では電気キャパシタンストモグラフィー(ECT)センサーの製作と評価、超高速スイッチング装置のプログラミングと調整、ライザー部における固気混相流の高精度計測と可視化計測実験、舶用流動層ライザ一部の固気混相流れ場の初期モデルの構築を実施した。
ECTの製作と評価については、ノイズ、抵抗や周波数特性に関する問題点を解決する上での適切な計測電圧、周波数を検討した。ECTセンサーを設計・製作し、センサーの静的およびイメージング精度を実験的に評価した。
超高速スイッチング装置のプログラミングと調整については、電極間の超高速スイッチングとキャパシタンスの同期を取るために、マトラボを用いて、プログラミングを行った。
ライザー部における固気混相流の高精度計測と可視化計測実験については、ECT装置を循環流動層コールドモデルに装着して、各種パラメータ(横揺れ振幅、横揺れ周期、粒子循環量、粒子径、空塔速度)を変化させ、横揺れ時循環流動層ライザー部におけるボイド率分布・粒子速度分布・気相速度分布を計測した。試験結果から、循環流動層ライザー部の粒子挙動が横揺れ運動及び定傾斜により大きく影響を受けることが明らかになった。特に循環流動層の伝熱性能あるいは化学反応に影響を及ぼすライザー部ダウンフローや、循環流動層全体の圧力損失について顕著な影響が認められた。
そして、流体流動と粒子の相互作用を検討することのできる解析コード(CFD-DEM)の初期モデルを構築し、横揺れ運動状態におけるライザー部固気混相流についてシミュレーションを実施した。得られた計算結果を実験結果と比較した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成25年度には舶用循環流動層における固気混相流の実験だけてなく、流動層ライザー部の固気混相流れ場の初期モデルも構築したので、当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、研究計画は変更せず、横揺れ運動が粒子循環量に及ぼす影響について、定量的な評価、及び、循環流動層ライザー部の固気混相流れ場の3次元数値解析ももとに、横揺れ運動が循環流動層の挙動に及ぼす影響のメカニズムを解明する。
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