| Research Abstract |
マイクロチャネル内の混相流解析を行う準備として,第一に,二相系格子ボルツマン法による解析手法の確立を行った.まず,研究代表者らがこれまでに提案してきた新しい境界条件を基に,気液二相流解析に必要な物体表面および入口・出口における境界条件の定式化を行った.次に,得られたシミュレーション法を用いて,二次元矩形状固体壁を含む流れ場の気泡流解析を行った.本計算では,上昇する気泡流の流動様式を決定する無次元数(エトベス数,モートン数,およびレイノルズ数)を変化させることにより,種々の条件に対する固体壁周りの密度分布ならびに流速分布を求めた.その結果,上昇する気泡が物体と衝突する際に,気泡の分裂・合一といった複雑な現象を微視的な観点から捉えることができた.また,エトベス数ならびにモートン数が大きくなるほど,気泡の変形・分裂の現象は複雑になることがわかった.
第二に,この解析コードを三次元計算が行えるように拡張し,多数の球を含む流れ場における乱流現象のシミュレーションを行った.まず,単相流に対して,局所の流れ場と圧力損失との関係を調べ,広範囲のレイノルズ数域(物体の相当直径基準のレイノルズ数が約5000まで)に対して,既存の実験データと良好に一致する結果が得られた.また,局所流速の時間変動を調べることにより,流れが層流から乱流へ遷移する過程の現象について考察した.次に,三次元多孔質構造内の気泡流解析を行うための準備として,固体壁上における濡れ性を考慮した境界条件を導入した.現在,基本的な問題に対して他の実験データと比較することにより,濡れ性に関する定量的な評価を行っているところである。
|
