2015 Fiscal Year Annual Research 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 | 流脈面 / 混合 / ミキシング / 偏心撹拌 / 非対称撹拌 / 完全邪魔板条件 / 数値混合実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は流脈面の構造と混合メカニズムの関係を検討するための指標の提案を行うとともに、昨年度までの研究成果を整備、整理し、研究の総括を行った。
本年度提案した流脈面構造の指標化は、流脈伸展率と流脈面曲率である。流脈伸展率は混合メカニズムの一つである引き延ばし作用、剪断作用に対応し、また、流脈面曲率は折り畳み作用、重ね合わせ作用に対応すると考えられる。これらの指標の撹拌槽内の分布、確率密度分布、さらにはそれらの経時変化を解析、検討することで、種々の撹拌翼と撹拌槽の組み合わせがもつ、固有の混合特性を定量的に示すことが出来た。具体的には垂直パドル系の翼を用い、翼の設置位置、段数、翼間クリアランスを変えて流脈伸展率と流脈面曲率の算出を行い、翼の設置条件との関係を明らかにした。これら指標の算出は数値シミュレーションで実施したが、実験による流脈面構造や混合過程の観測とよく一致していることも確認している。
本研究は撹拌槽内における流体混合現象を流脈面構造との関係で一般化する試みを行った。流脈面構造を実験的あるいは数値的に解析することで定量化し、非対称撹拌を含む様々な撹拌条件における混合速度、混合過程との関係を明らかにすることで、層流撹拌においては流脈面末端長が混合速度を表現する良好な指標であることをしめした。また、槽内で発生している混合メカニズムを数値化する指標が翼形状やその設置条件がもつ固有の混合特性を表現できることを示した。
遷移状態から乱流撹拌については安定的な流脈面は形成されないため、流脈線の多様性と完全邪魔板条件における撹拌所要動力の関係から検討し、流脈線の多様性により混合性能を推定、評価する見通し得た。
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