| 研究概要 |
本研究は,二酸化炭素気泡の水中への溶解過程を対象として、初期気泡径・界面活性剤濃度・液相乱れ強度が物質輸送係数に及ぼす影響を実験的に調べることを目的としている.
本年度は,(1)実験装置の製作と計測手法の確立,及び(2)静止水中気泡溶解実験を実施した.
まず,静止水中ならびに流水中二酸化炭素単一気泡および二酸化炭素気泡流の溶解過程を界面活性剤濃度・初期気泡径を実験パラメータとして測定できる実験装置を製作した.
また,詳細に気泡形状を分析するため,既存の気泡画像処理手法を二酸化炭素気泡計測用に最適化した.さらに,計測精度を高めるため,解像度の高い気泡画像を長時間取得できるようにトラバース装置による気泡追跡装置も製作した.界面近傍における液流速分布・速度勾配テンソル分布を測定するため、光化学反応の一種であるフォトブリーチング反応に基づく"Molecular Tagging Velocimetry(PMTV)"の測定精度を向上させた.
以上の装置・計測法を用いて,静止水中および液流中における単一二酸化炭素気泡の溶解過程を測定し,界面活性剤濃度,気泡径,気泡レイノルズ数,液流速が気泡溶解過程・物質移動係数に及ぼす影響を調べるとともに,物質移動係数の既存モデルと比較検討した.また,数値予測精度検証に不可欠な二酸化炭素気泡流における体積率分布の実験データを取得した.さらに,One-way気泡追跡法に物質輸送モデルを組み込み,二酸化炭素気泡流数値予測手法のフレームワークを構築した.
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