2017 Fiscal Year Annual Research Report
self-induced collective motion of dispersed multiphase flow and its control
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16H06936
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
渡村 友昭 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40777736)
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| Project Period (FY) |
2016-08-26 – 2018-03-31
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| Keywords | 流体力学 / 混相流 / 蛍光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微細な気泡や粒子などの分散体が無数に存在し，分散体が傾斜壁面近傍において自己選択的に粗密分布を形成するメカニズムを解明した．分散体のバルク体積率が1%以下でありその大きさも流れのスケールよりも小さく粒子レイノルズ数も十分小さい場合，分散体の衝突は生じず後流渦の非定常振動も生じないため，個々の分散体が流れ場に与える影響は十分に小さいはずである．しかし，分散体が群をなす場合や壁面近傍で運動に拘束が生じる場合など，分散体が存在する影響が顕在化して流動場に変形が生じる．本年度は以下の計測対象系を用い，分散体の運動を調査した．
【傾斜壁面の影響】
一様に分布した分散体が浮上あるいは沈降する際，壁面の傾斜によって壁面近傍の数密度分布が変化する．このとき分散体が分離した清澄層が形成され，密度差により容器規模の循環構造が発生する．さらにこの清澄層は時空間発達し，下流方向では清澄層の厚みさが時間変化し非定常流動状態へ遷移する．粒子画像速度計測法から得られた時間変動強度を，浮力と慣性力の比であるフルード数を用いて整理した．その結果，傾斜壁面近傍に生じる非定常流動は，分散体の分離に伴う密度流の不安定現象であると結論した．
【フォトブリーチング分子タグ法による非接触計測系の構築】
分散体として粒子や気泡を含む流れ場において，流れ場を計測するためのトレーサ粒子はそれ自体が粒子として振る舞うことや，気液界面へ吸着することにより流れ場に影響を与えてしまう．分子レベルの蛍光マーカを利用した計測システムを構築した．液相速度場と分散体の分布および速度を同時計測した．その結果，分散体の連続相に対する速度差を計測することに成功した．この結果から，非定常流動場における分散体の分離挙動を流動場に介入することなく計測することが可能となった．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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