| 研究課題/領域番号 |
15K21670
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| 研究機関 | 国立研究開発法人 海上技術安全研究所 |
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研究代表者 |
木村 新太 国立研究開発法人 海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (30582556)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 空気連行モデル / 浮力プルーム |
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| 研究実績の概要 |
本研究は液化水素の大気拡散簡易評価モデルの構築を念頭に、極低温の低密度ガスプルームの性状解析を行い、簡易評価モデルに必要な数理モデルの開発を行うことを目的としている。今年度は、基礎的な現象の把握と最適な計測法の確立を目的として、常温のヘリウムガスを用いたプルーム実験を実施した。直径約100mmのノズルからヘリウムガスを放出させ、PIV計測により速度場計測を行った。その結果、主軸上の速度について浮力の効果によって加速する発達領域ののち、乱流プルームの理論解にしたがって減衰する領域が観察された。これらの現象について、既存の浮力プルームの数理モデルを用いて計算を行ったが、初期の発達領域における速度の変化を再現することができず、発達過程における空気連行モデルが既存の数理モデルでは不適切であることがわかった。数値流体力学コードによる数値計算とプルーム実験の比較を行ったが、PIV計測ではトレーサー粒子を含むため流体の密度が純粋なヘリウムガスより大きく、浮力の効果が小さくなるため発達領域および主軸上速度の最大値が合わなかった。実験を再現するためには、トレーサー粒子が混合されることによる密度の補正を行う必要がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
常温のヘリウムガスを用いた熱線風速計および差圧計を用いた速度計測において、ヘリウム濃度計測結果を基に速度の計測結果に密度補正を実施したが、正しい値が得られずこれらの手法では正確に測ることができなかった。現在、密度補正等が不要なPIV計測による速度場計測を行っているが、当初の予定より進捗が遅れている。数値流体力学コードによる数値計算に関しては、既往の論文の結果を再現していることを確認した。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続きPIV計測を実施し、速度場計測を行う。併せて、数値流体力学コードによる数値実験を行い、実験結果の比較・検証およびデータの解析を行い、浮力プルームの数理モデルに必要となる空気連行モデルの開発を進める。常温ヘリウムに関する知見を得た上で、低温ヘリウムを対象として、同様の計測を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究の進捗に合わせて使用したため、実験に遅れが生じた分、使用額に差額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
ヘリウムガスを液体窒素によって冷却するか、液体ヘリウムを使用し、極低温低密度ガスプルーム実験を予定している。この目的のため、実験に必要な機材、液化ガスの購入費に研究費を充てる予定である。
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