2014 Fiscal Year Annual Research Report
イオン流を伴う気液２相流体の可視化と電気流体力学現象のモデリング
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24560209
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
大山 龍一郎 東海大学, 工学部, 教授 (40233291)
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2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電気流体力学現象 / Electrohydrodynamics / 気液２相流体 / イオン流 / 数値解析 / モデリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はイオン流を伴う気液２相層状流の可視化と定量解析のモデリングを具体化すること、ならびに本現象を解明して応用面を開拓することを研究の目的とした。すなわち、電気流体力学分野で重要な流れ場の解析を対象に、気液２相流体の電気流体力学的イオン流場の流速計測技術を開発すると同時に、その電気的駆動力による流体力学的効果の定量解析からコンピュータシミュレーションのためのモデリングを具体的にすることであった。
本年度は、気相および液相における誘電性効力および電気伝導性効力と、電気流体力学的誘因による流れ場の関係について流速分布測定値を含む実験結果に基づいたフォースバランス等の解析を実施した。特に、気体と液体の界面における流れ場の過渡現象解析は電気流体力学効果を具体化する目標から極めて重要であることから、定常領域と非定常領域における数値電界解析のモデリングを行った。本研究において参照した実験は、円柱状容器に導電率の異なる液体を満たし、その液面から5mm上方の気相に針状放電電極を配置した気液２相層状流場を評価モデルとした。このモデルは前年度に定常状態の解析のために製作したものを使用した。まず、気体側から気液界面および液体内部へ進展するパルス性状のイオン流を定量化するため、磁気プローブを適用して気相および液相における誘電的特性および電気伝導特性の測定を実施した。その結果、液体の導電率が電気流体力学効果に大きな影響を及ぼすこと、さらに気液界面におけるイオン流の進展を制御していることを確認することができた。次に、実験より得た結果を考慮しながら数値電界解析を実施した。本年度の研究活動においては、計画通り実験結果に整合するイオン流の数値解析および定量的な評価の方法、ならびにコンピュータシミュレーションのための流速と電気的駆動力の解析について具体的な知見を得ることができた。
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