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重力場、微小重力場における細管内気泡流の界面積濃度輸送機構の解明に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14580542
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子力学
研究機関京都大学

研究代表者

日引 俊  京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (30228746)

研究分担者 波津久 達也  東京海洋大学, 海洋工学部, 講師 (60334554)
賞雅 寛而  東京海洋大学, 海洋工学部, 教授 (20134851)
研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2003年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2002年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード微小重力 / 界面積濃度 / 気液二相流 / 輸送方程式 / 混相流 / 二流体モデル / 界面輸送項 / 原子力
研究概要

機械工学、原子力工学、化学工学等、幅広い工学分野における二相流解析手法として一般的な二流体モデル(注:二相それぞれに定式化された質量、運動量、エネルギー保存式の計6式からなる方程式系)は、二相界面での相関相互作用を取り扱うことができるため、最も厳密なモデルであるとされている。しかし、二流体モデルがその真価を発揮するには、二相の相互作用の強さを表す界面輸送項(=界面積濃度×駆動力)の適切なモデル化が必要となる。
本研究では、重力場および微小重力場における細管内気泡流の界面積濃度輸送モデルの開発、データベースの構築を目的としており、流動パラメータに及ぼす重力場の影響が顕著となる低レイノルズ数条件下で、以下の研究を行った。
1.重力環境下二相流実験によるデータベースの構築。
2.界面積濃度生成項、消滅項のモデリング。
3.実験データとの比較による界面積濃度輸送方程式の妥当性の検討。
4.重力場および微小重力場に適用可能なドリフトフラックスモデルの開発を行い、データベースとの比較によりその妥当性を示した。
上記の研究成果より、重力場、微小重力場における細管内気泡流の界面積濃度輸送機構及びび微小重力場におけるドリフトフラックスモデルに関して、以下のことが明らかとなった。
1.通常重力場、低レイノルズ数領域における支配的な界面積濃度輸送機構は、ウェークエントレインメントである。
2.微小重力場、低レイノルズ数領域における支配的な界面積濃度輸送機構は、速度差エントレインメントである。
3.微小重力場こおいても管摩擦損失に起因する見かけ重力加速度が生じ、気液間の相対速度は零とはならない。
上記の研究成果より、過去10年間に渡り、論争されてきた壁面摩擦損失の存在する管内流では、微小重力場において気液間の相対速度が零にならないことを解析的、実験的に示した。上記の研究成果は、宇宙空間等の微小重力環境下における二相流応用機器設計に反映されていくものと考えられる。

報告書

(3件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] T.Hibiki, M.Ishii: "One-dimensional drift-flux model and constitutive equations for relative motion"International Journal of Heat and Mass Transfer. 46・25. 4935-4948 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Hazuku, T.Hibiki, M.Ishii: "Interfacial area transport of bubbly flow under microgravity environment"International Journal of Multiphase Flow. 29・2. 291-304 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Gotoh, T.Hibiki, M.Ishii: "Experimental study of interfacial area transport of bubbly flow in small diameter pipe"International Journal of Multiphase Flow. 29・3. 395-409 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Hazuku, T.Hibiki, M.Ishii: "Interfacial area transport of bubbly flow at low liquid Reynolds number under microgravity"Proceedings of 11th International Conference on Nuclear Engineering. No.36391 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Hibiki: "Recent progress in the studies of gas-liquid two-phase flows at microgravity conditions"Proceedings of 4th ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference. No.45662 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hibiki, T.Takamasa, M.Ishii: "1-D DFM and constitutive equations for relative motion between phases"Proceedings of 12th International Conference on Nuclear Engineering. No.49037 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Hibiki, M.Ishii: "One-Dimensional Drift-Flux Model and Constitutive Equations for Relative Motion between Phases in Various Two-Phase Flow Regimes"International Journal of Heat and Mass Transfer. 46・25. 4935-4948 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Iguchi, T.Hazuku, T.Hibiki, M.Ishii: "Interfacial Area Transport of Bubbly Flow under Microgravity Environment"International Journal of Multiphase Flow. 29・2. 291-304 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Gotoh, T.Hibiki, M.Ishii: "Experimental Study of Interfacial Area Transport of Bubbly Flow in Small Diameter Pipe"International Journal of Multiphase Flow. 29・3. 395-409 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Hazuku, N.Tamura, N.Fukamachi, T.Hibiki, M.Ishii: "Interfacial Area Transport of Bubbly Flow at Low Liquid Reynolds Number under Microgravity Environment"Proceedings of 11^<th> International Conference on Nuclear Engineering. ICONE11-36391. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] N.Fukamachi, T.Hazuku, T.Takamasa, T.Hibiki, M.Ishii: "Interfacial Area Transport of Bubbly Flow under Microgravity Environment"Proceedings of 4^<th> ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference. FEDSM2003-45160. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Hibiki: "Recent Progress in the Studies of Gas-Liquid Two-Phase Flows at Microgravity Conditions"Proceedings of 4^<th> ASME-JSME Joint Fluids Engineering Conference. FEDSM2003-45662. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] N.Fukamachi, T.Hazuku, T.Takamasa, T.Hibiki, M.Ishii: "Measurement on Liquid Film in Microchannels Using Laser Focus Displacement Meter"Proceedings of 1^<st> International Conference on Microchannels and MInichannels. ICMM2003-1067. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hibiki, T.Takamasa, M.Ishii: "1-D DFM and Constitutive Equations for Relative Motion between Phases in Various Two-Phase Flow Regimes at Microgravity Conditions"Proceedings of 12^<th> International Conference on Nuclear Engineering. ICONE12-49037. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hibiki, M.Ishii: "Interfacial area concentration of bubbly flow systems"Chemical Engineering and Science. 57・18. 3967-3977 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hazuku, T.Takamasa, T.Hibiki, M.Ishii: "Interfacial Area Change in Bubbly Flow under Microgravity Environment"Proceedings of Fifth JSME-KSME Fluids Engineering Conference. No.02-207. 1018-1023 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hibiki, R.Situ, Y.Mi, M.Ishii: "Modeling of bubble-layer thickness for formulation of one-dimensional interfacial area transport equation in subcooled boiling two-phase flow"International Journal of Heat and Mass Transfer. 46・8. 1409-1423 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Iguchi, T.Hazuku, T.Hibiki, M.Ishii: "Interfacial area transport of bubbly flow under microgravity environment"International Journal of Multiphase Flow. 29・2. 291-304 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takamasa, N.Fukamachi, T.Hazuku, T.Hibiki M.Ishii: "Interfacial area transport of bubbly flow at low Reynolds number under microgravity environment"Proceedings of Eleventh International Conference on Nuclear Engineering. (in print).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Takamasa, T.Goto, T.Hibiki, M.Ishii: "Experimental study of interfacial area transport of bubbly flow in small diameter pipe"International Journal of Multiphase Flow. (in print). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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