Dynamics of monodispersed bubble generation skirting hydrodynamically crowded circumstance

回避流体动力学拥挤环境的单分散气泡生成动力学

• 批准号: 21H01248
• 负责人: 渡村 友昭
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01248/
• 关键词: 混相流; 気泡; 多体干渉; 集団性; 溶解; 粒子; 多対干渉

傾斜容器内における気泡流の対流開始を調査するため，個別気泡のIBM-DEMカップリング界面追跡シミュレーションを行った．解析領域を準二次元と設定し，変形しない軽量固体粒子の運動と周囲液体の流動を再現した．なお，分散体と連続体の運動量交換と，分散体同士，分散体と容器壁の運動学的条件を考慮している．流動の時間スケール，弾性衝突の時間スケール，気泡の並進や回転の加速時間スケールの異なる時間スケールを効率的に補足するために，ラグランジュ追跡に陰的解法を採用した．気泡間の隙間流れを解像することが可能となり，極めて密な気泡（フォーム）の流動におけるボイコット効果の発現を再現した．ビールやシャンパンなどのフォーム内部に循環流が生じることを確認しており，実験と数値計算の定性的な一致を確認した．過飽和液体中の気泡の成長を調査するため，レーザ誘起気泡を用いた．二気泡の成長が過飽和度に依存することを明らかにした．また，複数気泡の干渉浮上を観察するため，ストークス動力学を用いた．気泡が疎な状態では対流速度が気泡の移動に伴う体積置換で説明できるとを示した．

为了研究倾斜容器中气泡流对流的开始，我们进行了跟踪单个气泡的 IBM-DEM 耦合界面的模拟。将分析域设置为准二维，再现未变形的轻质固体颗粒的运动和周围液体的流动。考虑了分散体与连续体之间的动量交换，以及分散体之间以及分散体与容器壁之间的运动条件。为了有效捕获流动时间尺度、弹性碰撞时间尺度、气泡平移和旋转加速度时间尺度等不同时间尺度，我们采用隐式求解方法进行拉格朗日跟踪。可以解决气泡之间的间隙流动，再现极密的气泡（泡沫）流动中的抵制效果。已证实啤酒和香槟等泡沫内部存在循环流动，并且实验和数值计算之间的定性一致性已得到证实。激光诱导气泡用于研究过饱和液体中气泡的生长。结果表明，两个气泡的生长取决于过饱和程度。此外，还利用斯托克斯动力学观察了多个气泡的干涉悬浮。结果表明，当气泡稀疏时，对流速度可以用气泡运动引起的体积位移来解释。

项目成果

ギネスビール中における液膜流下現象のスケーリング

吉尼斯啤酒中液膜脱落现象的结垢

• 发表时间: 2022
• 作者: 廣畑 佑真;渡村 友昭;杉山 和靖
• 通讯作者: 杉山 和靖

密な気泡懸濁液の希薄限界と連続体近似

稠密气泡悬浮液的稀释极限和连续近似

• 发表时间: 2021
• 作者: 渡村友昭; 杉山和靖; 四元祐子; 鈴木深保子; 若林英行
• 通讯作者: 若林英行

Bubble cascade may form not only in stout beers

气泡级联不仅可能在黑啤酒中形成

• DOI: 10.1103/physreve.103.063103
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 2.4
• 作者: Watamura Tomoaki;Sugiyama Kazuyasu;Yotsumoto Yuko;Suzuki Mihoko;Wakabayashi Hideyuki
• 通讯作者: Wakabayashi Hideyuki

ギネスビールの泡が模様を作る力学～炭酸水では，なぜ模様が生じない？～

吉尼斯啤酒气泡如何形成图案的机制 - 为什么碳酸水不会形成图案？

• 发表时间: 2022
• 作者: 渡村友昭

Does bubble cascade form only in stout beer?

气泡级联只在黑啤酒中形成吗？

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Watamura; K. Sugiyama; Y. Yotsumoto; M. Suzuki; H. Wakabayashi
• 通讯作者: H. Wakabayashi