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2010 年度 実績報告書

地盤中の気液混相流に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22560493
研究機関信州大学

研究代表者

藤縄 克之  信州大学, 工学部, 教授 (00219031)

キーワード気液混相流 / 乾湿履歴 / サクション / 間隙空気圧 / 小型テンシオメータ / カラム試験 / 土壌水分特性曲線 / 数値解析
研究概要

多孔体中の気液混相流に関する本研究では,代表的な流体に空気と水を用いた.この気液混相流では,水が潤す流体,空気が潤さない流体となり,排水と吸水が繰り返される過程で各流体の履歴により流れが左右される.そこで,まずガラスビーズ充填槽の境界水位を段階的に変えることにより,履歴が飽和・不飽和浸透流に及ぼす影響を調べる実験を行い,実験と同一条件で履歴を考慮した飽和・不飽和浸透流の数値解析を行って流速ベクトルや流跡線を計算し,履歴の影響を定量的に評価した.
以上の研究成果を踏まえ,小型テンシオメーターを用いた供試体内サクションおよび間隙空気圧測定装置を作製するとともに,小型カラム(φ50mm×厚20mm)を用いてサクションと間隙空気圧を同時に測定する基礎実験を行なった.まず,特殊ポーラスカップ(超小型の直径3.0mm,長さ3.0mmのセラミック製マイクロカップ)および直径3.2mmのステンレス管を作製して小型テンシオメーター製作し,脱気水で満たした管路に圧力変換器を接続してセンサーのキャリブレーションを行った.また,センサーと試料接触部に疎水膜を用いて数10kPaの水圧力でも水が浸入せず,長時間使用可能な間隙空気圧用センサーを作製し,センサーのキャリブレーションを行った.以上の結果,小型テンシオメーターおよび間隙空気圧計とも高い精度で測定できることが確認できた.
ついで,直径0.1mm,0.4mmおよび1.0mmのガラスビーズと豊浦標準砂を小型カラムに充填し,上述のサクションおよび間隙空気圧測定装置を用い,様々な空気圧で試料内の間隙空気圧・サクション・排水量を連続測定し,各試料の排水および吸水過程時の保水特性を調べ,土壌水分特性曲線を求めた.以上の研究により,混相流のメカニズムを室内実験で明らかにするために準備が終了したので,次年度は大型カラムを用いてカラム内の気体の圧力および水分が経時的変化を明らかにし,数値解析に必要なデータを収集する.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 土壌水分ヒステリシスが飽和・不飽和浸透流に及ぼす影響2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川純也、藤縄克之、江澤静一郎、豊田富晴、渡辺紹裕
    • 雑誌名

      地下水学会誌

      巻: 53巻 ページ: 25-39

    • 査読あり
  • [学会発表] 多孔体中の気液混相流に関する実験的研究2010

    • 著者名/発表者名
      冨樫聡・松田拓巳・豊田富春・藤縄克之
    • 学会等名
      日本地下水学会
    • 発表場所
      和歌山県民交流プラザ
    • 年月日
      2010-11-11
  • [備考]

    • URL

      http://wwweng.cs.shinshu-u.ac.jp/CIVIL/ARCH/fujinawa.html

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公開日: 2012-07-19  

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