| 研究課題/領域番号 |
22K04568
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
高野 慧 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (90636820)
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| 研究分担者 |
正信 聡太郎 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80373413)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 海洋鉱物資源 / 固気液三相流 / 摩擦損失 / エアリフトポンプ |
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| 研究実績の概要 |
海洋鉱物資源の開発においては、海底から資源を洋上へ回収するために、ポンプを用いて固液二相流で移送する方法や、管内に空気やガスを供給し、管内と管外の密度差を利用して上昇流を発生させるガスリフトポンプを用いた方法等が検討されている。ガスリフトポンプを用いた方法では、管内を資源と海水と空気の三種類、すなわち固体と液体と気体が混合された状態で移送されることになる。
しかしながら現時点で、海洋鉱物資源の生産には技術的な課題が多く、その中の1つに管内における固気液三相流（固体、液体、気体）の摩擦損失の推定が挙げられる。固気液三相流が移送される際の摩擦損失推定手法を構築することは、生産システムの設計や運用に役立つと考えられる。そこで、本研究では固気液三相流の摩擦損失の推定手法の構築を目的とした。
はじめに気液二相流の摩擦損失推定手法に関する既往の研究について調査した。その結果、気液二相流の摩擦損失の推定手法としては大別すると3つに分けられることがわかった。さらに既往の研究から得られた鉛直管における気液二相流の摩擦損失の実験結果と、推定手法で求められた摩擦損失を比較することで、精度が良い推定手法を見出した。
次に、その推定手法を鉛直管における固気液三相流に適用できるように拡張した。拡張した推定手法を検証するために、既往の研究から得られた25～40mm程度の内径を有する配管内を流れる固気液三相流の摩擦損失の実験結果と比較と推定結果を比較した。
比較の結果、本研究で提案する手法を用いれば25～40mm程度の内径を有する配管においては固気液三相流の摩擦損失を推定できることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
鉛直管を対象とした固気液三相流の摩擦損失推定手法が構築された。当該手法が大口径配管にて適用可能であるかを令和５年度に調査する計画であり、おおむね順調に推移しているとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和５年度は、大口径配管を対象とした実験を実施し、摩擦損失に関する実験データを取得するとともに、令和４年度に構築した手法の妥当性を検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
試験用の資機材が購入できなかったため、次年度にそれら機材を購入する。
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