| 研究概要 |
分散性二相流では、流体中に分散している粒子(気泡,液滴も含む)の運動が,流体の流動に影響を与え,また,流体の流動が粒子の運動を支配する多重構造を持っている.粒子が流れのスケールに対して十分小さいときは,マクロ的には,二相流を連続体として扱うことが出来るが,粒子の存在により,密度,粘度が時間的,空間的に変化する流体となる.この密度,粘度の変化を知るには,時間的,空間的に各粒子の位置を求め,粒子濃度の分布を知るためのミクロ的な解析が必要となる.本研究では,この手法に立って,ミクロ的な解析に.流体の等加速度運動に対して,研究代表者らが見出した,粒子運動を支配するB.B.O.方程式の厳密解を利用し,粒子径が時間的に変化する気泡に対して,数値シミュレーションの各時間ステップの間は粒子径は変化せず,また,流体は等加速度と考えることた解析を行った.この結果,マクロ的な運動とミクロ的な運動を連立させて解くべき問題を,粒子運動に対しては簡単な代数式で順次追うことが出来,シミュレーション計算の複雑さを緩和することに成功した.この手法を適用して,容器内に放出された気泡について解析した.瞬時に放出された気泡群では,気泡群の後ろに続く上昇流は,気泡群放出時の気泡群配置の対称性が僅かに崩れても,揺らぎが発生すること,微小な気泡は液体表面から離脱せず流れ場に取り込まれる部分があることを示した.さらに,連続的に噴出する気泡噴流では,微小気泡で放出時の配置に対称性があっても,流れ場に取り込まれる気泡の不均一から気泡噴流に揺らぎが生じること,この揺らぎは,対称な配置で大きな気泡を同時に放出するとき仰えられること,また,気泡噴流の揺らぎは,噴流によって生じた渦の中心が,噴出位置に非対称に近づいたときに,きわめて大きくなることなど気泡噴流の初期段階の安定性の要因についての知見を得た.
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