任意の重力環境における流動層内流動状態の観察とゲルダートマップの検証

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650818
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 鈴木 睦 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (30005300)
• 研究分担者: 野中 利之 東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (50237856) ; 山下 善之 東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (60200698)
• キーワード: 流動層 / 高重力 / ゲルダートマップ / 最小流動化速度

研究概要

1. 固液流動層の作製および流動状態の観察
コールドモデルとして、アクリル製の二次元固液流動層を作製した。ここで、観察部の幅および厚さは前年に作製した固気流動層と同じとした。球形粒子として、アルミナ、ジルコニア粒子などを使用した。液体には水を用いた。研究室所蔵の回転式高重力実験装置に実験装置を搭載し、様々な重力環境における流動挙動として流量-圧力損失の関係を実測し、層内の流動状態を観察した。
2. 任意の重力下における挙動観察およびゲルダートマップの作成
固気流動層と同様に、固液流動層も最小流動化速度を測定した。固液流動層においても、通常重力環境下でゲルダートマップのB粒子に分類される粒子では、固気流動層での気泡に相当する“液泡"が観察された。この場合、地上・高重力環境のいずれも、流動層の膨張はほとんど見られず、最小流動化速度はWen-Yu式で良好に予測されることがわかった。
一方、固気流動層において、通常重力環境下でゲルダートマップのA粒子に分類される粒子の膨張挙動は、高重力環境下にて重力レベルが上昇すると抑制される傾向を示した。
3. 固気流動層との比較および総括
固気および固液流動層の流動化状態に及ぼす重力の効果について検討したところ、地上重力でのゲルダートマップが任意の重力環境下においても適用可能なことがわかった。