| 研究概要 |
沸騰現像の複雑さを調べるため,非線形カオス力学に基づいた2種類の実験とCML法を用いた沸騰の数値シミュレーションを行ない,ほぼ初期の研究目的を達成した.実験では,水平銅製加熱面上のプール飽和沸騰の実験を行い,核沸騰から膜沸騰にかけて加熱面温度の時間変動を詳細かつ長時間にわたって測定し,これを時系列データとしてのハワ-スペクトル,リターンマップを描き,埋め込み法によって相関次元を求めると共に,リアプノフ指数も計算した.その結果,沸騰はかなり高い自由度をもった時空カオスであると判断した.これとは別,気泡運動の非線形特性を調べるため,空気-水系および水の沸騰系で気泡生成の実験を行った.気泡生成による周囲液体の流速変動を時系列データとして,非線形解析を行うと共に,理論モデルで挙動が説明できるか否か検討した.空気泡の生成には低自由度カオスが観察されるが,実験の沸騰ではランダムに近いものであるとの結果が得られた.
一方,時空複雑系の解析に有効とされるCML法を用いてプール沸騰の数値シミュレーションを行った.従来の同種の研究に,加熱面発泡核の効果,気液界面のテイラー不安定を新たに導入することによって,ほぼ満足できる沸騰曲線が再現できた.
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