研究課題
原子炉、ボイラ等の沸騰を伴うエネルギプラントや気泡塔などの化学プラント、マイクロバブルによる水環境改善など気泡を含む工業機器・システムの設計・開発を支援できる数値予測手法の高精度化が望まれている．本研究では、瞬時局所速度と速度勾配を同時計測できるフォトブリーチング分子タグ法を用いて、気泡を含む流れ場内の乱流特性を詳細に把握し、乱れエネルギ輸送方程式の各項に及ぼす気泡の影響を調べるとともに、気泡が液相乱れに及ぼす影響をモデル化し、気泡乱流の数値予測精度を向上することを目的とする。平成２４年度は、①気泡誘起擬似乱れの特性を詳細に把握するため、円管内層流中に気泡を加え、気泡が誘起する乱れのみが存在する流れ場において乱流特性を測定した。その結果、気泡誘起擬似乱れの基本特性を明らかにするとともに、気泡による乱れの拡散効果によりボイド率がゼロに近い位置でも乱れエネルギがゼロとならないことおよび気泡誘起擬似乱れのレイノルズ応力の対角３成分の比は２：１：１であることを示すとともに，実験データに基づき気泡誘起擬似乱れの乱流せん断応力モデルを提案した。また、②壁面近傍における乱れの詳細計測手法を構築するとともに、サブミリ気泡が壁面近傍を流動する正方ダクト内気泡流に適用し、直線底層からバッファ領域付近の乱れに及ぼす気泡の影響を調べた。その結果、壁面近傍を流動する気泡により乱れの発生領域が壁面近傍に拡大すること、および壁面近傍で気泡により誘起される乱れが乱れエネルギの消散率増加に寄与する可能性が高いことを示した。
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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International Journal of Heat and Fluid Flow
巻: Vol. 40 ページ: 97-105
Journal of Fluid Science and Technology
巻: V0l. 7, No. 1 ページ: 168 - 180
doi:10.1299/jfst.7.168
