2007 Fiscal Year Annual Research Report
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19560180
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
高比良 裕之 Osaka Prefecture University, 工学研究科, 教授 (80206870)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
彭 國義 富山県立大学, 工学部, 助教 (90295527)
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| Keywords | 気泡 / 気液二相流 / 洗浄 / 微細化 / ベンチュリ管 / 衝撃波 / 液体ジェット / Ghost Fluid法 |
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| Research Abstract |
1.実験解析
吸気方法として、ベンチュリ管のど部に開けられた穴から自給する方式と水と同時に強制注入する方式の2種類の方式を用いて、気液二相噴流の洗浄効果に関する実験を行うとともに、高速度ビデオカメラを用いてベンチュリ管内部を可視化した結果、以下の知見を得た.
(1)気液二相噴流中に見られるバースト現象により噴流速度が速くなることが洗浄促進の主要因である.
(2)管出口部から管内への大気の逆流により生じた気相流域が、バースト現象の発生に関与している.
(3)自吸式での洗浄は、ボイド率25〜30%程度の強制給気式と同程度の洗浄効果を示す.
(4)気泡がのど部を通過する際に気泡表面から液体ジェットの形成が観測された.また、圧力波の伝播による管下流部での気泡の崩壊が観測された.
(5)気泡の微細化には、のど部通過後の圧力回復による気泡の崩壊、管内のせん断流れならびにキャビテーションが大きく関与しており、微細化の主要因は液流量とガス流量に依存している.
2.理論・数値解析
Ghost Fluid法および境界要素法を用いて、様々な壁面近傍での気泡と壁面ならびに気泡と入射衝撃波との干渉問題を解析した.その結果,以下の知見を得た.
(1)気泡泡内部の気体,気泡周囲の液体,壁面の材料の三相を同時に解析可能な数値計算手法を開発し、気泡崩壊時の衝撃波の形成により壁面が損傷するメカニズムを明らかにした.
(2)壁面の音響インピーダンスが気泡の崩壊挙動に大きく影響する.気泡周囲の液体の音響インピーダンスが、壁面の音響インピーダンスよりも大きい場合には、気泡は弾性境界近傍に類似の挙動を示し、気泡の並進運動が抑制される.また、液体の音響インピーダンスが、壁面の音響インピーダンスよりも小さい場合は、入射衝撃波の反射の影響により気泡はより激しく崩壊する.
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