| 研究課題/領域番号 |
63850117
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| 研究種目 |
試験研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
水工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
玉井 信行 東京大学, 工学部, 教授 (90010818)
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| 研究分担者 |
門屋 大二 川崎重工業, 鉄構機器事業部, 研究開発課課長
有田 正光 東京電機大学, 理工学部, 助教授 (90130294)
河原 能久 東京大学, 工学部, 講師 (70143823)
浅枝 隆 埼玉大学, 工学部, 助教授 (40134332)
廣沢 佑哺 東京大学, 工学部, 助手 (40010813)
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| 研究期間 (年度) |
1988 – 1989
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| 研究課題ステータス |
完了 (1989年度)
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| 配分額 *注記 |
10,400千円 (直接経費: 10,400千円)
1989年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
1988年度: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円)
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| キーワード | 成層破壊 / 揚水筒 / 貯水池 / 富栄養化 / 気泡 / エネルギ-効率 / 高密度水 / 気泡式撹拌 |
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| 研究概要 |
貯水池の富栄養化の重要な指標であるリンの高濃度化を防ぐ手段として、上下層の水塊の移動を活発化させ、溶存酸素に富む水表面付近の水を水底付近に移動させ、底泥からのリンの溶出を防ぐ試みがある。本研究では最適空気量とか有効なエネルギ-変換方式に焦点を当て、理論的に追跡が可能な形式を念頭に置いた。したがって、基礎的な部分では単一気泡の挙動の解析を行ない、次の段階では単一気泡を揚水筒内に閉じ込める形式での攪拌機を対象として研究を行なった。
単一気泡の形状は上面が球形、下面は不安定ながらもほぼ平面であり、上昇速度と気泡体積との関係はポテンシャル流れの解とよく一致することが分かった。気泡の後流には渦輪状の構造があり、その循環領域に周囲流体が巻き込まれて気泡と共に上昇する。循環領域の体積は気泡体積の約20倍であり、また、2層間の混合から揚水量を求めると、注入空気量の約25倍であることが分かった。
2成層中に水面付近にまで達する揚水筒を用いて、気泡により下層を揚水する方式においては、次のことが明らかになった。気泡の上昇により、誘起される流れにより下層水が揚水される。しかし、ある時刻よりは筒内の流れは下降流に転ずる。下降流に転ずる前に次の気泡を発生させ、繰り返し揚水を行うときに最も高い揚水効率を得ることができる。下層水は揚水筒を飛び出すと水面に衝突し、水面に沿って拡がる。この拡がり距離は筒の出口での密度フル-ド数と筒の直径で無次元化した被り水深の2つのパラメ-タにより表わされることが分かった。また、筒の出口に円板を設置して噴出水の流向を変化させる試みを行なった。しかしこれによって筒内の下降留に関する流況は変化せず、円板はエネルギ-効率の改善には寄与しないことが分かった。筒内流速の時間的変化、揚水効率等は理論的に求めることができる。
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