| 研究課題/領域番号 |
12650192
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
菱田 誠 千葉大学, 工学部, 教授 (10291296)
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| 研究分担者 |
武田 哲明 日本原子力研究所, 核熱利用研究部, 主任研究員
文沢 元雄 日本原子力研究所, 国際原子力総合センター, 主任研究員
田中 学 千葉大学, 工学部, 助手 (20292667)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2001年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2000年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
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| キーワード | 置換流 / 自然対流 / 異種流体の管内流 / 分子拡散 / 置換流抑制 |
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| 研究概要 |
本研究は、気体燃料貯蔵タンク等に接続されている配管等の破断事故時における空気流入防止技術の開発に関する基礎研究である。配管破断事故時における空気と気体燃料の置換は、両者の密度差によって駆動される自然対流によって行われる。したがって、配管の一部にU字管部等を設けると、その部分に密度の大きな空気が滞留し、対向置換流を抑制し空気の流入を少なく押さえることができると考えられる。本研究では、流路の断面が円形及び矩形(アスペクト比=10)の流路内に生じる異種気体の置換流の流動様式、置換流量、流速分布及び円管の一部にU字管部を取り付けた空気流入抑止流路内に生じる置換流の流動様式及び置換流量等を実験的に調べた。
実験の主なパラメータは、気体の種類と流路の傾斜角である。気体の種類は、空気、ヘリウム、窒素、SF6であり、これらの気体を組み合わせて形成される、(空気)-(ヘリウム+空気)置換流、(空気)-(窒素+空気)置換流、(空気)-(SF 6+空気)置換流について実験を行った。流路の傾斜角は水平から垂直までπ/12毎に変化させた。
また、矩形流路内を流れる(空気)-(ヘリウム)置換流については数値解析によって流速分布、濃度分布、置換流量等を調べた。得られた主な結果は以下のとおりである。
(1)流路内に形成される置換流の流動様式は、異種流体の組み合わせ、グラスホフ数、流路の傾斜角によって異なる。本実験範囲で表れた主な流動様式は、2層層状流、3層層状流、混合流(非層状流)である。
(2)置換流量は、無次元置換流とグラスフォフ数、シュミット数、傾斜角との関係で整理できる。
(3)置換流量は流路の一部にU字管部を設けることにより大幅に減少させることができる。本実験では1/50〜1/100に減少させることができた。
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