| 研究概要 |
気体と液体が層をなして並行して流れる実験系において,気相及び液相の乱流特性を再現することを目的としたk-ε乱流モデルを開発するとともに,本年度は水蒸気がサブクール水に界面で凝縮する系の凝縮熱伝達への適用を試みた。
(1)自由界面を有する系へ拡張を行った修正k-εモデルを凝縮熱伝達予測に用いると,平滑界面の場合にはかなり高い精度で予測をすることができた。しかし,界画波が発生する状況では,修正k-εモデルは適用範囲外になるが,あえて予測を行うと非常に低い熱伝達率を予測した。
(2)界面波を有する場合の凝縮熱伝達を予測するためには現象論的なモデル化が必要と考えられるので,界面から発生するバースティング,壁面から発生するバースティング,界面波に伴う二次的渦運動を考慮した界面更新モデルを提案した。実験値との比較では,モデルが簡易にもかかわらず,かなり高い精度で熱伝達率を予測し得ることが分かった。
(3)自由界面を通しての熱物質輸送を予測するためには,界面波にともなう非線形的渦運動を正しく評価することが分かったので,その可視化と数値計算による渦運動の再現を試みた。気相速度が大きく,界面波が発生する状況下では,線形的な渦運動のほかに非線形的な流れが発生していることがレーザーホログラフィによる可視化により明らかになり,数値計算においても界面剪断力が大きくなるに従って、可視化実験において観察された非線形的な渦運動が発生することが明らかになった。
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