| 研究課題/領域番号 |
63460092
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
加藤 宏 東京都立大学, 工学部, 教授 (30087176)
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| 研究分担者 |
水沼 博 東京都立大学, 工学部, 助手 (20117724)
後藤 清治 東京都立大学, 工学部, 助手 (50087178)
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| キーワード | 分岐管 / 二次元流れ / 粘弾性流体 / 高分子溶液 / 圧力損失 / 剥離渦 / 二次流れ / 流れの可視化 |
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| 研究概要 |
ニュートン流体であるグリセリン水溶液と粘弾性流体であるHEC水溶液とセバラン水溶液を用いて二次元分岐流れにおける流れの可視化実験と圧力分布および圧力損失の測定を行い次の知見を得た。
1.流れの状態:ニュートン流体及び粘弾性流体は共にレイノルズ数(Re)が小さい(Re<1)ときは流れの状態はほとんど変わらないが、どちらか一方が閉塞している場合は異なった流れを示す。即ち、分岐管側が閉塞している場合はニュートン流体では分岐管側に対称にくぼんだ流れを示すが、粘弾性流体では上流側にかたよった非対称な流れを示す。本管支管が閉塞の場合は粘弾性流体は支管側にふくらまないがニュートン流体ではふくらむ。Re>10になると分岐管上流コーナおよび支管上壁面側に剥離渦を生じる。この渦の大きさは、分岐管の流量比(Q_2/Q_1)が一定の場合Reの増加と共に大きくなる。Reが一定の場合はQ_2/Q_1の増加とともに分岐管側の渦は小さくなり、支管側の渦は大きくなる。閉塞流れの場合はReが大きくなるとニュートン流体でも分岐管側へのくぼみは粘弾性流体とは反対に下流側に非対称になる。Reが500程度になると分岐管側に二次流れを生じ、流れは三次元的になる。
2.分岐損失:分岐管側および本管支管側の圧力損失をそれぞれ分岐管、支管の平均流速を用いた運動エネルギーで無次元化した損失係数をK_<12>、K_<13>と定義する。K_<12>、K_<13>はともにReの増加とともに小さくなるが、その減少率はReの増加とともに小さくなり段々一定値にちかずく、そして流れが三次元的になると増加しはじめる。Reが一定のときK_<12>はQ_2/Q_1の増加とともに小さくなり、K_<13>は逆に大きくなる。また、Re及びQ_2/Q_1が一定のとき、分岐角度が小さい方がK_<12>とK_<13>は共に小さい。
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