| 研究課題/領域番号 |
12450074
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
尾池 守 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (70292282)
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| 研究分担者 |
徳増 崇 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (10312662)
松本 洋一郎 東京大学, 工学系研究科, 教授 (60111473)
上條 謙二郎 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90282003)
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| キーワード | 超流動ヘリウム / 混相流 / 管内不安定流動 / 液体ヘリウム / 気泡流モデル / ドリフトフラックスモデル |
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| 研究概要 |
本研究は、超流動ヘリウムの液体超流動相、液体常流動相および気相からなる混相流動現象を工学的見地から熱・流動力学的に究明し、極低温機器の性能向上や機器運用の際に問題となる混相流化に起因する管内不安定流動現象を実験的、理論的に解明することを目的にする。
配管中の絞り部通過時に誘発される超流動ヘリウム管内混相流の発生・流動状態を可視化画像計測するため、加圧ブローダウン方式による超流動ヘリウム流動試験装置の整備を進めた。今年度は、真空断熱層と液体窒素熱シールド層を有する超流動ヘリウム加圧槽を構築した。本加圧槽は、充填された常流動液体ヘリウムの蒸気相を真空ポンプで減圧し、液体をλ点以下にまで冷却することにより超流動ヘリウムを製造する。槽内には溶接ベローズ側壁を有する加圧室が設けられており、槽外からのモータ駆動により加圧室容積を制御する。ニードル弁を介して加圧室に導入された超流動ヘリウムは、ニードル弁閉塞後に加圧室を圧縮することで、可視化部を有する配管中に加圧供給される。
現有装置を用いて常流動液体ヘリウムならびに液体窒素を作動流体とした極低温可視化流動試験を行い、画像データと圧力・温度データとをサブミリセックオーダーで比較検討することにより液体ヘリウム管内気液二相流れの特異性をより定量的に把握した。また、超流動ヘリウム試験装置の可視化部を設計・製作する上で必要となる基礎資料を取得した。
数値解析に関しては、気液二相流の非定常ドリフトフラックスモデルに基づく基礎方程式系を用いて数値解析を行い、液体ヘリウム超流動相が気液二相流動場に及ぼす影響を調べるとともに、気泡流モデルに基づく新たな数値解析手法の検討を進めた。
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