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海洋環境問題における2相流シミュレーション技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 10305074
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 海洋工学
研究機関東京大学

研究代表者

宮田 秀明  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70111474)

研究分担者 鈴木 英之  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (00196859)
藤野 正隆  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10010787)
佐藤 徹  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30282677)
朴 鍾千  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (80323541)
馬場 信弘  大阪府立大学, 工学部, 助教授 (10198947)
金井 亮浩  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00272378)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
26,100千円 (直接経費: 26,100千円)
2000年度: 7,900千円 (直接経費: 7,900千円)
1999年度: 9,500千円 (直接経費: 9,500千円)
1998年度: 8,700千円 (直接経費: 8,700千円)
キーワードCFD / 二相流 / 物質移動 / 海洋環境 / 地球温暖化 / 気泡流 / 液滴
研究概要

環境問題において、気-液あるいは液-液の二相界面の挙動やそれを通しての物質移動が問題となることが多々ある。例えば海面では風のせん断により自由表面に波や乱れが生じ、気峻化した非線形波は崩れ、気泡を巻き込む白波となって砕ける。この際のCO_2などの物質や熱の相界面での移動は地球環境にとって重要な問題である。また温暖化防止の一案として液化CO_2の海洋隔離法が提案されている。深海中層(1000〜2000m)ではCO_2液滴は海水より密度が小さく上昇しながら溶解する。溶解したCO_2はpHを局所的に下げるため、生態系の影響を考えると希釈が重要となる。
そこで、このような問題に対しCFDを用いた二相流解析法そ構築し、科学的メカニズムを解明しつつ、流体運動や物質移動を高精度に解析する。本年度の実績は以下のとおりである。
1.成層回流水槽を用いて、流れのある成層流体中での溶解する気泡プルームの挙動に関する実験を行い、気泡上昇速度・染料拡散の様子・気泡径の分布を測定し、流れのメカニズムについて推測した。
2.上記実験結果と、熱・物質移動を考慮した二相流CFD結果を比較し、CFDの検証を行った。
3.液滴スケールのシミュレーション法として、移動する非構造格子を用いた手法を開発し、単一液滴の高シュミット数流れの問題に適応し、実験式と一致する結果を得た。これにより、実験式のない個別の物質の溶解の情報を数値実験によって得ることが可能となった。これは上記二相流CFDのサブモデルとして使用される。

報告書

(4件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] Toru Sato, Rho-Teak Jung, Shinji Abe: "Direct Simulation of Droplet Flow with Mass Transfer at Interface"J.Fluids Eng.. Vol.122 No.3. 510-516 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toru Sato,Terumi Hama: "Numerical Simulation of LCO2 Droplet Plume in the Deep Ocean"Proc.ASME Fluids Eng.Div.Summer Meeting. FEDSM2000-11149. 1-6 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toru Sato,Terumi Hama: "Numerical Simulation of Dilution Process in CO2 Ocean Sequestration"Proc.5th Int.Conf.On Greenhouse Gas Control Tech. B4-2. 1-6 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Rho-Teak Jung,Toru Sato: "Direct numerical simulation on single-droplet flow with mass transfer"Chem.Engng.Tech.. (In press). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Rho-Teak Jung,Toru Sato: "A numerical solver for high Schmidt number problems about a droplet by using moving unstructured mesh"Proc.ASME Fluids Eng.Div.Summer Meeting. (To appear). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 佐藤圭,佐藤徹: "成層流体中の気泡プルームの挙動に関する研究"J.Soc.Naval Archit.Jpn. (In press). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinji Abe, Toru Sato, Rho-Teak Jung. Hideaki Miyata: "Numerical simulation of droplet flow with mass transfer through interface"J.Soc.Naval Archit.Jpn.. Vol.184. 221-226 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toru Sato, Shinji Abe, Hideaki Miyata: "Numerical simulation of droplet flow with mass transfer through the interface"Proc.ASME FEDSM98-5209. 1-5 (1998)

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  • [文献書誌] Toru Sato: "Numerical simulation of LCO2 droplets in deep ocean"Proc.4th Int.Conf.On Greenhouse Gas Control Tech.. 1057-1059 (1998)

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  • [文献書誌] T.Katayama, K.Imamura, T.Sato, R.-T.Jung, Y.Tsuchiya: "A study of movement and mass transfer at the liquid-liquid interface"Bull Visual.Soc.Jpn.. (in press). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Terumi Hama, Toru Sato: "Numerical simulation of LCO2 droplet plume at the middle depth of deep ocean"J.Soc.Naval Archit.Jpn.. Vol.185. 127-132 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Terumi Hama, Toru Sato: "CFD simulation of CO2 Sequestration in the deep ocean with bottom inclination"Proc.15th Ocean Engng.Symp.. 361-366 (1999)

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  • [文献書誌] Toru Sato: "Can we make the biological impacts of CO_2 negligible by dilution? -Dilution process from the view point of fluid dynamics-"Proc.2nd Int.Symp.on Ocean Sequestration of Carbon Dioxide. 20-28 (1999)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toru Sato, Rho-Teak Jung, Shinji Abe: "Direct Simulation of Droplet Flow with Mass Transfer at Interaface"J.Fluids Eng.. Vol.122, No.3. 510-516 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toru Sato, Terumi Hama: "Numerical Simulation of Dilution Process in CO2 Ocean Sequestration"Proc.ASME FEDSM2000-11149. 1-6 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toru Sato, Terumi Hama: "Numerical Simulation of LCO2 Droplet Plume in the Deep Ocean"Proc.5th Int.Conf.On Greenhouse Gas Control Tech. B4-2. 1-6 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Rho-Teak Jung, Toru Sato: "Direct numerical simulation on single-droplet flow with mass transfer"Chem.Engng.Tech.. (in press). (2001)

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    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kei Sato, Toru Sato: "An experimental and numerical study on bubble plume behavior in stratification"J.Soc.Naval Archit.Jpn.. Vol.189(to appear). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Rho-Teak Jung, Toru Sato: "Very thin layer method for solving high Schmidt number flow on unstructured hybrid mesh"J.Soc.Naval Archit.Jpn.. Vol.189(to appear). (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toru Sato, Kei Sato: "CFD simulation of plume behavior and model prediction of biological impacts in CO_2 ocean sequestration"Proc.20th Int.Conf.OMAE2001/OSU-5162. (to appear). (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Rho-Teak Jung, Toru Sato: "A numerical solver for high Schmidt number problems about a droplet by using moving unstructured mesh"Proc.ASME FEDSM. (to appear). (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toru Sato,Rho-Teak Jung,Shinji Abe: "Direct Simulation of Droplet Flow with Mass Transfer at Interface"J.Fluids Eng.. Vol.122,No.3. 510-516 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Toru Sato,Terumi Hama: "Numerical Simulation of LCO2 Droplet Plume in the Deep Ocean"Proc.ASME Fluids Eng.Div.Summer Meeting. FEDSM2000-11149. 1-6 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Toru Sato,Terumi Hama: "Numerical Simulation of Dilution Process in CO2 Ocean Sequestration"Proc.5th Int.Conf.On Greenhouse Gas Control Tech. B4-2. 1-6 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Rho-Teak Jung,Toru Sato: "Direct numerical simulation on single-droplet flow with mass transfer"Chem.Engng.Tech.. (In press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Rho-Teak Jung,Toru Sato: "A numerical solver for high Schmidt number problems about a droplet by using moving unstructured mesh"Proc.ASME Fluids Eng.Div.Summer Meeting. (To appear). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 佐藤圭,佐藤徹: "成層流体中の気泡プルームの挙動に関する研究"J.Soc.Naval Archit.Jpn. (In press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 波磨輝実,佐藤徹: "海洋中層におけるCO_2液滴プルームの数値シミュレーション"日本造船学会論文集. 185. 127-132 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Sato: "Numerical Simulation of LCO2 Droplets in Deep Ocean"Proc. 4^<th> Int. on Greenhouse Gas Control Technologies. 1057-1060 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 波磨輝実,佐藤徹: "海底傾斜を有する地形におけるCO_2海洋隔離のCFDシミュレーション"第15回海洋工学シンポジウム講演予稿集. 361-366 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Sato: "Can We Make the Biological Impacts of CO_2 Negligible by Dilution?"Proc. 2^<nd> Int. Conf. on CO_2 Ocean Sequestration. (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 佐藤徹,片山智喜,今村憲,鄭魯澤,土屋好寛: "液-液系二相界面の挙動と物質移動の研究"第27回可視化情報シンポジウム講演論文集. Vol.19. 365-368 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 簡易亮浩,宮田秀明: "密度関数法による気泡流に対する直接数値シミュレーション"日本造船学会論文集. 185. 21-30 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 阿部真嗣,佐藤徹,鄭魯澤,宮田秀明: "界面からの物質溶解のある液滴挙動の数値シミュレーション" 日本造船学会論文集. 184. 221-226 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sato.S.Abe,H.Miyata: "Numerical Simulation of Droplet Flow with Mass Transfer though Interface" Proc.ASME Fluid Engineering Division Summer Meeting. FEDSM98-5209 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] A.Kanai,H.Miyata: "Numerical Simulation of Bubbles in a Bounding Layer by a Marker-Density-Function Approach" 3^<rd> International Conf.Multiphase Flow'98. CD-ROM. (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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