| 研究概要 |
離散気泡モデルは気相の質量保存則のみを基礎式としており,非常に簡潔であるため,有意な二相流挙動を得るための運動量効果を適切に設定することで様々な系に適用可能である.そこで本研究では,その応用例として,気液二相流と比較して密度比が非常に小さい液液二相流で,さらに表面張力が慣性力に対して支配的になるような水平細管液液二相流への適用を試みた.まずは,作動流体にケロシンと水を用いた液液二相流を対象とした強制流動系において,ハイスピードカメラによる流動観察およびテストセクション差圧の測定による流動特性実験を行った.混合部にはT字型と環状流路型の2種類の形状を用い,流動様式に及ぼす影響を検討した.管内径0.5mmにおいて,流動様式は主にケロシンが連続相となり,水が分散相として存在し,液滴流,スラグ流,スラグ環状流そして波状環状流が得られた.これらの流動様式の遷移は主に慣性力と表面量力の比であるウェーバー数で説明でき,ウェーバー数が1以上の場合,慣性力が支配的であるため,対応する相が連続相となりやすく,ウェーバー数が1以下では分散相となりやすいという知見を得た.また,これらの流動様式は混合器形状においてせん断力を与えにくい環状流路型では液滴流が表れにくいことが分かった.このような液液二相流を対象として離散気泡モデルを適用したところ,混合器形状の違いは本モデルでは表現できないものの,代表的な流動様式のパターンとなるボイド変動を得ることができ,その変動特性に基づく流動様式線図は実験結果を上手く表現でき,離散気泡モデルは液液二相流のような密度比が非常に小さいような条件に対しても適用可能であるという知見を得た.
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