| 研究概要 |
水平な長方形ダクトを用いて, (1)高速の気流に伴われて流動する薄膜流の流動機構, (2)液体の輸送に重要な関わりを有するじょう乱波の発生機構, などの薄膜流の基本的性質を調査し, (3)このような水膜の流れに与える流動障害物の影響について特に原子炉のスペーサ近傍の熱除去特性を左右する液膜の破断ならびに液膜厚さの分布を詳細に調査した.
その結果, 以下の結論を得た. (1)水膜の流れは膜レイノルズ数がたかだか150程度であるが, 気液界面の波動のため液膜の個体壁近傍のみが層流であって, 温度境界層は極めて薄くなり, 熱伝達が飛躍的に増大する可能性があり, そのため液膜が破断し易くなっていることが判明した.
(2)薄い水膜流の場合に液膜の維持に重要な役割を果しているじょう乱波は, 気液界面上の液体粒子が界面波の速度より大となった時に形成され, 低気流速の場合にはじょう乱波が発生する気・液の流動条件は流路の姿勢に強く依存するが, 気流の速度が50m/sより大となると気液界面せん断力が支配的になり, 気・液の流動条件にのみ依存することがわかった. さらに平板に突起を付けて原子炉燃料棒支持用スペーサを模擬した平板状流動障害物とこのような水膜の流れとの干渉に関して調査した結果,
(3)突起がない平板のみの場合, 平板そう入部では気流せん断力の増大により液膜は薄くなるが, 平板の直前および直後では膜厚が増大すること, すなわち平板のみのそう入はその前後の液膜保持に役立っていること, この効果はすきまが狭くなるほど顕著となることが明白となった. しかし, 突起付きの場合には, (a)突起の直前に生じる気流中の馬蹄形渦による液膜の破断, (b)突起後方の平板部より下流の広い範囲に及ぶ破断, (a)(b)の破断が平板部のみに限定される破断, の三種類が見られ, 加熱条件下ではこのような液膜破断により熱流速が強く限定される可能性があることが明白となった.
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