研究課題/領域番号 |
20K14977
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研究種目 |
若手研究
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配分区分 | 基金 |
審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
研究代表者 |
高野 慧 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (90636820)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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キーワード | 海洋鉱物資源 / 混相流 / 摩擦損失 / 体積率 / 内部流 / エアリフト / 三相流 / 固気液三相流 / ボイド率 / 海底鉱物資源 / スラリー / ガスリフト |
研究開始時の研究の概要 |
昭和60年頃以降、現在までの約20年の間、海底鉱物資源開発の分野では固気液の三相流の移送に関して空白の期間がある。近年、海底資源を対象としたガスリフト式による揚収に関する研究が盛んになってきた。実際の開発システムでは、気体の投入深さが深くなるにつれて、海面に近づいた際の気相の膨張が大きくなり、管内の気相の体積率が大きくなることが想定されるが、気相体積率が大きい領域を対象とした研究は少ない。そこで、本研究では、三相流移送実験からデータを取得することで、三相流の移送評価手法を構築する。
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研究成果の概要 |
固気液三相流における気・液・固の各相の体積率や三相流が移送されることによる摩擦損失の推定方法を構築した。気相の体積率については、ドリフトフラックスモデルを、固相の体積率については、液体中の粒子群の干渉沈降速度の関係式を参考に推定手法を構築した。摩擦損失については、均質流モデルを基に推定手法を構築した。 当該手法の検証のために、ガスリフト方式で固気液三相流の移送試験を実施し、各相の体積率や摩擦損失のデータを取得した。取得したデータと構築した推定手法を用いた計算結果を比較して、推定手法の妥当性を検証した。その結果、構築した推定手法を用いれば、一定の精度で推定できることが示唆される結果を得た。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
日本の排他的経済水域に広く賦存していることが知られている海洋鉱物資源の開発において、それら資源の有望な揚収手法の1つとしてエアリフト方式があげられる。当該方式での揚収システムにおいて、空気やガスと海水、及び資源である固体の固気液三相流の各相の体積率や三相流が移送されることによる摩擦損失の推定手法を構築することは、システムのガス抜きの必要性の有無や、ガス流入量・流入箇所、揚収可能な固相の体積率等、システムの設計・運用のための貴重な指針につながるため社会的な意義がある。
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