高気相体積率・高粒子濃度の汚染系スラリー気泡塔内流れの把握と数値予測技術の開発

• 研究課題/領域番号: 24360070
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 冨山 明男 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30211402)
• 研究分担者: 細川 茂雄 神戸大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10252793)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2012年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
• キーワード: 混相流 / スラリー

研究成果の概要

GTL(Gas To Liquid)技術の核心である気泡反応塔内部の高濃度・高気相体積率スラリー系固気液三相気泡流の理解・モデル化と数値予測技術の開発を目的として，①気泡の合体・分裂特性に及ぼす微小粒子の効果に関する基礎実験とモデル化，②高気相体積率・高粒子濃度の気泡塔内流動特性の把握と実験データベースの構築，③高気相体積率・高粒子濃度の固気液三相気泡流の計算手法の開発を実施した．

研究成果

• [雑誌論文] Effects of Particle Diameter on Bubble Coalescence in a Slurry Bubble Column (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ojima, Shohei Sasaki, Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 巻: 48 号: 3 ページ: 181-189
  • DOI: 10.1252/jcej.14we248
  • NAID: 130004862061
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mass transfer from single carbon dioxide bubbles in contaminated water in a vertical pipe (2015)
  • 著者名/発表者名: Jiro Aoki, Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Mass Transfer 巻: 83 ページ: 652-658
  • DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.12.062
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of liquid viscosity on flows inside and outside a bubble diffuser pipe (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Sato, Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: Experimental Thermal and Fluid Science 巻: 66 ページ: 197-205
  • DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2015.03.025
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distributions of Void Fraction and Liquid Velocity in Air-Water Bubble Column (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ojima, Kosuke Hayashi, Shigeo Hosokawa, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: International Journal of Multiphase Flow 巻: 67 ページ: 111-121
  • DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2014.05.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of Numerical Treatment of Viscous and Surface Tension Forces on Predicted Motion of Interface (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: Journal of Computational Multiphase Flows 巻: 6 号: 2 ページ: 111-126
  • DOI: 10.1260/1757-482x.6.2.111
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of Shape Oscillation on Mass Transfer from a Taylor Bubble (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Hayashi, Shogo Hosoda, Gretar Tryggvason, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: International Journal of Multiphase Flow 巻: 58 ページ: 236-245
  • DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2013.09.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Hydrophilic Particles on Bubbly Flow in Slurry Bubble Column (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ojima, Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: International Journal of Multiphase Flow 巻: 58 ページ: 154-167
  • DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2013.09.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Void Distribution and Bubble Motion in Bubbly Flows in a 4×4 Rod Bundle. Part II: Numerical Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Hayashi, Shigeo Hosokawa, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 51(5) 号: 5 ページ: 580-589
  • DOI: 10.1080/00223131.2014.882802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Void Distribution and Bubble Motion in Bubbly Flows in a 4 x 4 Rod Bundle, Part I: Experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeo Hosokawa, Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 51(2) 号: 2 ページ: 220-230
  • DOI: 10.1080/00223131.2013.862189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Bubble Velocity using Spatial Filter Velocimetry (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeo Hosokawa, Takaaki Matsumoto, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: Experiments in Fluids 巻: 54(6) 号: 6 ページ: 1538-1538
  • DOI: 10.1007/s00348-013-1538-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immersed Boundary-Finite Difference Lattice Boltzmann Method Using Two Relaxation Times (2013)
  • 著者名/発表者名: Roberto Rojas, Takeshi Seta, Kosuke Hayashi, and Akio Tomiyama
  • 雑誌名: Journal of Fluid Science and Technology 巻: 8 号: 3 ページ: 262-276
  • DOI: 10.1299/jfst.8.262
  • NAID: 130003366715
  • ISSN: 1880-5558
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Submersible Small Fiber LDV Probe and its Application to Flows in a 4x4 Rod Bundle (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeo Hosokawa, Ikumi Mikihara, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: Nuclear Engineering and Design 巻: 263 ページ: 342-349
  • DOI: 10.1016/j.nucengdes.2013.06.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Inlet Condition on Flow Structure of Bubbly Flow in a Rectangular Column (2013)
  • 著者名/発表者名: Mohd Hatta bin Mohd Akbar, Kosuke Hayashi, Dirk Lucas, Akio Tomiyama
  • 雑誌名: Chemical Engineering Science 巻: 104 ページ: 166-176
  • DOI: 10.1016/j.ces.2013.09.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terminal Velocities of Clean and Fully-Contaminated Drops in Vertical Pipes (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kurimoto
  • 雑誌名: International Journal of Multiphase Flow 巻: 49 ページ: 8-23
  • DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2012.08.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Simulation of Flows about a Stationary and a Free-Falling Cylinder Using Immersed Boundary-Finite Difference Lattice Boltzmann Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Roberto Rojas, Kosuke Hayashi, Takeshi Seta, and Akio Tomiyama
  • 雑誌名: The Journal of Computational Multiphase Flows 巻: Vol.5, No.1 号: 1 ページ: 27-42
  • DOI: 10.1260/1757-482x.5.1.27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bubble Tracking Simulation of Bubble-Induced Pseudo Turbulence (2013)
  • 著者名/発表者名: Mohd Hatta bin Mohd Akbar
  • 雑誌名: Multiphase Science and Technology 巻: (印刷中) (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Surfactant on the Motion of Bubbles in Linear Shear Flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Hayashi
  • 雑誌名: 2012 Japan-US Seminar on Two-Phase Flow Dynamics 巻: 1-10 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Submergible Small Fiber LDV for Measuring Complex Multiphase Flows (2012)
  • 著者名/発表者名: Shigeo Hosokawa
  • 雑誌名: 2012 Japan-US Seminar on Two-Phase Flow Dynamics 巻: (USB memory) ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Submergible Small Fiber LDV Probe and Its Application to Flows in a 4 × 4 Rod Bundle (2012)
  • 著者名/発表者名: Shigeo Hosokawa
  • 雑誌名: 7th International Symposium on Multiphase Flow, Heat and Mass Transfer and Energy Conversion 巻: (USB memory) ページ: 1-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bubble Tracking Simulation of Bubble-Induced Pseudo Turbulence (2012)
  • 著者名/発表者名: Mohd Hatta bin Mohd Akbar
  • 雑誌名: 6th Japanese-European Two-phase Flow Group Meeting 巻: (USB memory) ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Numerical Treatment of Viscous and Surface Tension Forces on Predicted Interface Motion (2012)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Hayashi
  • 雑誌名: Ninth International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries 巻: (USB memory) ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immersed Boundaiy-Finite Difference Lattice Boltzmann Method Using Two-Relaxation Times (2012)
  • 著者名/発表者名: Roberto Rojas
  • 雑誌名: Ninth International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries 巻: (USB memory) ページ: 1-6
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of Surfactant on Mass Transfer from Single Carbon Dioxide Bubbles in Vertical Pipes (2014)
  • 著者名/発表者名: Jiro Aoki, Shigeo Hosokawa, Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Multiscale Multiphase Process Engineering (MMPE2014)
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27
• [学会発表] Effects of Height-to-Diameter Ratio on Gas Holdup in a Slurry Bubble Column (2014)
  • 著者名/発表者名: Shohei Sasaki, Shimpei Ojima, Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Multiscale Multiphase Process Engineering (MMPE2014)
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27
• [学会発表] Mass Transfer from Single Taylor Bubbles in a Mini Channel (2014)
  • 著者名/発表者名: Sven Kastens, Shogo Hosoda, Michael Schluter, Akio Tomiyama
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Multiscale Multiphase Process Engineering (MMPE2014)
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27
• [学会発表] Mass Transfer from Single Carbon Dioxide Bubbles in Contaminated Water (2014)
  • 著者名/発表者名: Jiro Aoki, Kosuke Hayashi, Shogo Hosoda, Shigeo Hosokawa, Akio Tomiyama
  • 学会等名: ASME 2014 4th joint US-European Fluids Engineering Division Summer Meeting and 11th International Conference on Nanochannels, Microchannels, and Minichannels (FEDSM2014)
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-07
• [学会発表] スラリー気泡塔における気泡合体に粒子径が及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小嶋晋平，佐々木翔平，林公祐，細川茂雄，冨山明男
  • 学会等名: 混相流シンポジウム2014
  • 発表場所: 道民センターかでる２・７（北海道・札幌）
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-30
• [学会発表] スラリー気泡塔内平均ボイド率に及ぼす初期液位の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木翔平，小嶋真平，林公祐，冨山明男
  • 学会等名: 混相流シンポジウム2014
  • 発表場所: 道民センターかでる２・７（北海道・札幌）
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-30
• [学会発表] Numerical Simulations of Clean and Contaminated Bubbles in Linear Shear Flows (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Hayashi, Shohei Aoyama, Akio Tomiyama
  • 学会等名: International Conference on Numerical Methods for Multiphase Flow 2014, ICNMMF2014
  • 発表場所: Darmstadt, Germany
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-02
• [学会発表] Bubbly Flow in Two-Phase & Three-Phase Bubble Columns (2014)
  • 著者名/発表者名: Akio Tomiyama
  • 学会等名: 52nd European Two-Phase Flow Group Meeting
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2014-05-07 – 2014-05-09
  • 招待講演
• [学会発表] Void Distribution and Bubble Motion in Bubbly Flows in a 4 X 4 Rod Bundle (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeo Hosokawa, Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
  • 学会等名: 15th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, NURETH-15, NURETH15-244, USB memory, 12 pages
  • 発表場所: Pisa, Italy
• [学会発表] Numerical Simulation of Bubbly Flows in 4 x 4 Rod Bundle Using a Multi-Fluid Model (2013)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Hayashi, Shigeo Hosokawa, Akio Tomiyama
  • 学会等名: 15th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, NURETH-15, NURETH15-245, USB memory, 12 pages
  • 発表場所: Pisa, Italy
• [学会発表] Effects of Hydrophilic Particles on Bubble Coalescence in Slurry Bubble Column (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ojima, Kosuke Hayashi, Shigeo Hosokawa, Akio Tomiyama
  • 学会等名: 8th International Conference on Multiphase Flow, ICMF2013 , ICMF2013-157, USB memory, 13 pages
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Effects of Inlet Condition on Flow Structure of Bubbly Flow in Rectangular Column (2013)
  • 著者名/発表者名: Mohd Hatta bin Mohd Akbar, Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama, Dirk Lucas
  • 学会等名: 8th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics, and Thermodynamics (ExHFT8) , USB memory, 8 pages
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
• [学会発表] 気泡塔内ボイド率・液相速度分布の計測と数値予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小嶋真平, 三木原郁臣, 細川茂雄, 冨山 明男
  • 学会等名: 混相流シンポジウム
  • 発表場所: 長野
• [学会発表] 液侵型LDVによる気泡流の流速測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三木原郁臣
  • 学会等名: 第90期日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 京都