2003 Fiscal Year Annual Research Report
メタンハイドレート掘削井の圧力制御シミュレーターの開発に関する研究
| Project/Area Number |
15560703
|
|---|
| Research Institution | Tokai University |
|---|
Principal Investigator |
益山 忠 東海大学, 海洋学部, 教授 (30005459)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
畠山 信夫 一関工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (40159091)
|
|---|
| Keywords | メタンハイドレート / 堀削井 / 圧力制御 / 同心二重円管内流れ / 非ニュートン流体 / 気液固三相流 / シミュレーション / 粗面管摩擦係数 |
|---|
| Research Abstract |
地球環境保全の観点から炭酸ガスよる地球温暖化を防止する方法に関心が寄せられており,天然ガスならびに我が国の大陸棚に賦存しているメタンハイドレート(以下MHと記す)を燃料として利用すれば,炭酸ガスの排出量削減に寄与するところが少なくない。このMHの開発には,MHの分解に伴うガス湧出に対処し得る坑井掘削技術すなわち,坑井の圧力制御を可能にする掘削技術が必要であると考えられる。このためには,掘削井内におけるガスならびに繰り粉を伴う泥水の循環流動について熟知しておくことが肝要である。また,上述の掘削井内の流動は二重円管内非ニュートン流体気液固三相流動と考えられる。それゆえ,著者らは,MHの開発に資することを目的とし,垂直同心二重円管内非ニュートン流体気液固三相流動の解明を試みている。また,本研究は,その基礎として熱流動解析法と擬塑性流体の粗面円管内流れの管摩擦係数とレイノルズ数について検討を加えた。その結果、次の成果が得られた。
1)擬塑性流体の同心二重円管における熱流動をシミュレーションする際に必要な一次元の質量保存式,運動量保存式及び熱エネルギー保存式ならびにレイノルズ数を、レオロジー定数の補間を要しない形式にて示し得た。
2)擬塑性流体の粗面管同心二重円管流れの管摩擦係数とレイノルズ数の関係として、ニュートン流体のColebrookの式に相当する式を、colebrookの考えに倣い、Dodge & Metznerの管摩擦係数の式より、次のように求め得た。
【numerical formula】
ここに、Re_l=8^<1-n>ρ_LD^n_<hl>|V_L|^<2-n>φ^n(ζ_A)/K_l、A:二重円管、C:単管
|
