| 研究課題/領域番号 |
01460206
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
益山 忠 東北大学, 工学部, 助教授 (30005459)
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| 研究分担者 |
畠山 信夫 東北大学, 工学部, 教務系技官 (40159091)
高橋 弘 東北大学, 工学部, 助手 (90188045)
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| キーワード | 跳躍距離 / 跳躍高さ / 確率密度関数 / 跳躍モデル / シミュレ-ション / 圧力損失 |
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| 研究概要 |
1.研究目的:固体粒子の水力輸送システムを設計する場合、輸送動力の算定は主として圧力損失を基に行われる。この圧力損失は粒子挙動と密接な関係があることから、近年、管内の粒子の挙動を捉えようとする試みが行われている。しかし、これらの解析は統計学的にみて不十分なデ-タ数を基に行われているため、粒子の挙動を情度よく推定するには至っていない。それゆえ、本研究はビデオ画像を処理することにより大量のデ-タを収集し、粒子挙動の解析を行うことを目的としている。
2.研究計画:上記の目的を達成するために、本年度は下記の計画を立て実施した。1)管内の平均流速,吐出濃度等を変化させて流送実験を行い、流動状態のビデオ撮影を行う。2)画像処理を用いて粒子の流動軌跡速度ベクトル等を求め、確率論的検討を加える。3)正確な左力損失の推定に資するため、空気が混入した場合の圧力損失の測定を行う。
3.研究成果:1)得られた流動軌跡のデ-タから跳躍距離、跳躍高さ、粒子速度等の確率密度関数を求めた結果、以下のことが明らかになった。すなわち、跳躍距離および跳躍高さについては、低流速域では2つのピ-クが見られたが、これらはそれぞれ転動および跳躍粒子の軌跡に対応していることが分かった。粒子速度の分布は、正規分布でほぼ近似し得ることが分った。2)跳躍粒子の運動をモデル化し、粒子間衝突機構を組み入れた粒子挙動のシミュレ-ションを行った結果、シミュレ-ション軌跡から得られる跳躍距離、跳躍高さ、粒子速度等の確率密度関数は、実験結果とほぼ一致することが確かめられた。3)搬送流体を非ニュ-トンスラリ-とし、さらに空気が混入した場合の圧力損失について検討した結果、臨界速度付近の流速では圧力損失の低減が見られること、および圧力損失は分離流モデルでほぼ説明されることを示し得た。
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