2014 Fiscal Year Research-status Report
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24560920
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
仁志 和彦 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20262412)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ミキシング / 流脈面 / 混合指標 / 数値混合実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、これまで検討してきた流脈面の構造と混合速度の定量的関係について検討した。撹拌速度や撹拌翼の設置位置を変化させた場合の流脈面を数値流動実験により再現し、その構造を数値化する定量的指標を提案した。流脈面面積は翼先端から伸展する流脈面の面積であり、流脈面長は流脈面を校正するマーカー粒子の移動距離として定義した。また、流脈面伸展長は時刻０に発生したマーカー粒子を結んだ曲線の長さであり、流脈面の末端が混合に伴い如何に複雑に伸展したかを表現する。それぞれの指標の時刻０からの経時的な変化を観測するとともに、その１次および２次微分を解析することで、流脈面構造の複雑さを解析した。
研究では別途、撹拌槽内の任意の位置に発生させたマーカ－粒子群の移動を追跡し、その最近隣接粒子間距離を解析することで混合状態を評価する数値混合実験を行い、流脈面の構造指標との関係を検討した。
流脈面の構造指標は、翼回転数、翼設置条件（１段翼の場合設置高さ、２段翼の場合には設置高さ、２段の翼の設置間隔、位相）毎に大きく異なり、流れ場の３次元速度ベクトルだけからは判別し難い、混合過程、混合状態の差違を明瞭にすることができた。また、混合の進展には撹拌槽内に大きく行き渡る対流循環が発生し、さらに流脈面を折りたたむ摂動流れが発生していることが重要であることが確認された。
数値混合実験と構造化指標の比較からは、数値混合実験で得られる最近接粒子間距離の経時変化と流脈面伸展長の経時変化が対応しており、流脈面面積、流脈面長よりも混合性能を評価する指標として優れていることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度目標としていた、流脈面の定量化指標の提案、および混合過程、混合状態に基づく混合性能との関係について明らかにすることができたことから、研究計画に基づき概ね順調に進んでいるものと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度は乱流、遷移状態の撹拌について解析を深めるとともに、流脈面を用いた流体混合理論の体系化を推し進める。また、非対称撹拌、混合大型特殊翼の混合性能を本解析手法で明らかにすることで、研究の工業的展開を進める。
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