| 研究課題/領域番号 |
19K04179
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 福岡工業大学 |
|---|
研究代表者 |
江頭 竜 福岡工業大学, 工学部, 教授 (60455102)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
|
|---|
| キーワード | 気泡流 / 気泡 / キャビテーション / ボイド率 / ノズル / 非平衡蒸発 / ベンチュリ / マイクロバブル |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
近年のマイクロバブルへの関心の高まりとともに，ノズルによる効率的なマイクロバブル生成法が注目されている．本研究の目的は，マイクロバブル生成に用いられるノズル内の気泡流特性に及ぼすノズル出口での背圧の影響を理論及び実験により解明することである．この目的を達成するために二流体モデルに基づいてノズル内気泡流に関する数学的に適切な支配方程式を導出し，気泡流中での気泡の振る舞い，ボイド率分布，圧力分布，マッハ数分布，ノズル出口での衝撃波を解明し，それらを実験により検証して，ノズル内気泡流の制御技術を確立する．
|
| 研究成果の概要 |
ノズル内の気泡流の流れの詳細を明らかにするべく，理論・数値計算と実験の両面から調査した．まず，理論・数値計算では，従来考慮されてこなかった気泡の気液界面での非平衡蒸発・凝縮を考慮し，さらに気泡の並進運動も考慮して，直円管内を運動する気泡とテーパ円管内を運動する気泡の気泡力学解析を実施した．また，実験においては，従来，正しく測定することができなかったノズル内のボイド率分布を，電極の形状をリング状としてノズル内に複数個組み込むことによって，定電流法により正しく測定できるようになった．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
気泡流は原子力発電所の冷却水の流れや，ノズルによるマイクロバブルの生成など，多くの産業分野で見られる．そのような流れを理論的，数値的に調べる際には，気泡の体積割合である「ボイド率」が最も重要なパラメータとなる．本研究成果により，そのボイド率の正確な測定が可能となった．また，まだ単一の気泡に関してではあるが，気泡の気液界面での非平衡蒸発，並進運動を厳密に考慮した理論により，高精度な数値計算が可能となった．
|
