混相流中の渦構造と熱・物質輸送への影響

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650070
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 柳瀬 眞一郎 岡山大学, 工学部, 教授 (20135958)
• 研究分担者: 河原 源太 愛媛大学, 工学部, 助教授 (50214672)
• キーワード: 混相流 / 渦の微細構造 / 熱・物質輸送 / 熱塩対流 / 気胞 / 可視化 / 高精度差分法 / 高速画像解析

研究概要

平成11年度は研究のための基礎的な装置の設定、数値計算コードの作成を行った。最初に研究代表者による数値的研究の進展を述べる。高精度差分コードを実験で測定される流れに適用するため、境界条件を大幅に書き直し、分割点を精度が向上するように配分した。それによって、局所的に急激な変化に対応できるようになった。次に、これまで考慮していなかった、熱・塩効果を組み入れたコードを作成し、計算結果が出せるようになった。現在、特に臨界点付近を詳しく調ベ、精度のチェックを行っている。一方、渦構造を調べるための解析手段として、どの様な物理量で渦を調べたらいいのかを検討している。特に、混相流で気泡が混ざっているときに、渦の微細構造におよぼす気泡の影響を調べるには、圧力場を精密に測定し、同時に数値解析することが必要であるとの結論に達した。閉領域において渦の解析を数値的に行うため、定常的に渦が存在するような外力を工夫した。それを用いることにより、非常に精密な議論が可能になると考えている。一方、研究分担者による実験的研究では、気泡を混入したシアー流の実験装置を組み上げる作業を行っている。現在、矩形管内流の一つの辺に高い周波数の振動を加えることにより、流れの中に多量の気泡を混入させることができた。次に、流れの測定方法を検討中であるが、混相流は通常のLDV法を用いると大きな誤差が避けられず、これを改良するための手段を検討中である。特に問題となるのは、微小な気泡粒子がLDV測定に大きな障害となっていることで、今後の大きな課題である。しかし、装置はほぼ完成していて、来年度からの測定開始に支障はない。

研究成果

• [文献書誌] 山本,柳瀬,M.M. Alam: "Axially invariant laminar flow in a helical duct of square cross-section"Indian J. pure appl. Math.. 30(30). 271-285 (1999)
• [文献書誌] 山本,柳瀬,M.M. Alam: "Flow through a rotating curvel duct with square cross-section"Journal of the Physical Society of Japan. 68(4). 1173-1184 (1999)
• [文献書誌] 柳瀬,大海,加賀,山本: "矩形曲がり管内流の多重解(第2報管抵抗係数)"日本機械学会論文集B編. 65(369). 3622-3628 (1999)
• [文献書誌] 河原,鮎川,越智,鎌田,小野: "正方形断面管路内乱流におけるレイノルズせん断応力の4象限解析"日本機械学会論文集B編. 65(639). 3560-3596 (1999)
• [文献書誌] 河原,木山,八木: "弱い非軸対称性を有するBurgers渦管におけるエネルギー散逸"日本機械学会論文集B編. 66(641). 95-102 (2000)
• [文献書誌] 河原,鮎川,越智,小野,鎌田: "低レイノルズ数正方形管内乱流の壁面せん断応力とレイノルズ応力"日本機械学会論文集B編. 66(642). 383-391 (2000)