| 研究概要 |
混相流の数値シミュレーションの確率のための基礎データとして, 1.粒子に働く流体抵抗と2.粒子と管璧の衝突問題を取り上げた.
1.管内乱流中の固体粒子が, 極めて非定常性の強い流れ場にあることに注目し, 第1の問題に関しては, 脈動流中に置かれに球に働く非定常抵抗について実験を行った. その結果, 抵抗については高レイノルズ数の場合でも, 非粘性および低レイノルズ数の場合の理論解と一致することが分かった. 即ち加速時に抵抗は大きな値を取る. さらに脈動流の球後流を測定したところ, 後流域の幅は加速時には小さくなるという結果を得た. この結果は後流域の規模が大きくなるほど抵抗が増すという通常の結果と異なる. そこでさらに問題を深く追求するため煙による可視化を行い, 加速時, 減速時における球表面における流れの剥離位置を測定した. その結果, 後流域の変化に比べ剥離位置は非定常によって大きく変わらないことが分かった.
2.第2の問題に関しては, 鉛直管路における単一粒子の運動軌跡をビデオカメラで撮影し, 粒子の性質や流れの条件が軌跡にどの様に影響を及ぼすかを調べた. 粒子軌跡の解析は, ビデオの画像をフレームメモリを介して, マイクロコンピュータに入力し処理することによって行われた. その結果, 気流速度と粒子の形状および反発係数が管内における粒子の分布に大きな影響を与えることが分かった. すなわち, 球形度がよい場合, 反発係数や気流速度が小さい場合, 粒子の分布は一般に管壁に偏る. 気流速度が大きくなると, 輸送管におけるわずかな変化, たとえば内径の長さ方向における変化が粒子輸送管におけるわずかな変化によって粒子の分布は管全体に一様化することが分かった.
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