2023 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of two phase thermo-fluid behavior in porous media and its high accuracy numerical analysis based on multi-scale effect
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19KK0109
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
椋木 俊文 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (30423651)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 順 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (30203821)
才ノ木 敦士 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70802049)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | 高粘性流体 / 多孔質材料 / X線CT / 間隙構造 / 画像処理・解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多孔質体中の高粘性流体を回収する過程の流動挙動を解明することである。2022年度までに、現象の観察結果から実験の研究計画を修正し、X線CT用高粘性流体注入実験装置の製作に取り掛かったが、コロナ禍の中において装置の部品、計測器が計画通りに納品してもらえないなどの問題が生じ、計画期間内に装置の動作確認が十分に行えなかった。それで研究機関を年延長することを決めた。本年度では、作製したオイルサンド等高粘性流体込んでいる多孔質体をモデル化したシロップサンドを用いてCT 室内で実施可能な流体注入実験装置のパフォーマンス確認とそこから見えてきた装置の改良し，多孔質体の間隙構造と高粘性流体の空間分布や流動挙動を定量評価することを試みた。
(1)CT 室内で実施可能な高粘性流体流動実験装置を開発することができ、シロップ飽和供試体の作製方法を確立した。(2) ロータリーポンプによるヨウ化カリウム（以下、KI）水溶液の注入は，供試体内部の圧力変化の観察が想定以上に困難であったため、シリンジポンプによる注入に切り替えたことにより安定した圧力供給が可能となった。（3）KI 水溶液の流入経路が供試体側面に流れえることが多いため、供試体側面に粘土を塗布しメンブレンと粒状供試体側面間作用する毛管現象が発生しないようにした。(3) CT画像解析により，シロップで飽和した供試体中にKI水溶液は、相対的に間隙が大きい所に流入しやすいことが分かった。(4)注入直後の過渡状態から拡散が進行し、供試体内部が定常状態に移行するプロセスを画像間積算差分法によって可視化し、定量評価する手法を提案することができた。
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