密度流先端部の流動形態とその制御方法に関する研究

密度流尖端流动形态及其控制方法研究

• 批准号: 10750392
• 负责人: 中井 正則
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tokyo Denki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750392/
• 关键词: 密度楔; 密度カレント; 接近流速分布; 流動メカニズム; 流動形態

密度が僅かに異なる流体が接近流(対向流)中に侵入するとき,侵入流体の先端部の流動形態は侵入力と密度境界面に作用する界面せん断力とがつり合う「密度楔」,あるいは,侵入力と先端部に作用する形状抵抗とがつり合う「密度カレント」のいずれかになる.この問題について,少数の理論的・実験的研究が過去になされ,密度流先端部の流動形態は接近流の流速分布に依存するとされている(具体的には,密度流侵入部の接近流の運動量が一様流速分布の場合に比べて欠損している場合には密度楔,過剰な場合には密度カレントとなる).しかしながら,筆者らの予備実験において,密度流侵入部の接近流の運動量が過剰であっても密度楔が出現しうることが発見され,上記の知見が否定された.本研究では原点に立ち戻り,接近流(対向流)中に侵入する二次元定常密度流の流動形態について実験的に詳しく検討を行い,以下の結論を得た.放出流量が大きい密度流では,その侵入長が密度フルード数によって決まる値(取りうる最大値)をとる(侵入長が非常に大きくなる).そのため,密度流の侵入力と密度境界面に作用する総界面せん断力とがつり合い,流動形態は流れ全体が密度楔である「完全密度楔」となる.この場合には,接近流の流速分布はもはや流動形態を支配する要因ではない(流動形態は接近流速分布にかかわらず,完全密度楔に限定される).一方,放出流量が小さい密度流ではその侵入長は短く,先端部付近の流動形態は接近流の流速分布によって決定される.つまり,密度流侵入部の接近流の運動量が欠損している場合には密度楔が,過剰な場合には密度カレントが出現する(この場合には,既往の知見が成り立つ).

当密度稍有不同的流体进入接近流（逆流）时，侵入流体尖端处的流动形式是“密度楔形”，其中侵入力和作用在密度界面上的界面剪切力达到平衡，或者说，渗透力和尖端过去对此问题进行了一些理论和实验研究，发现密度流尖端的流动形式取决于接近流的流速分布。 （具体来说，如果密度流入口处接近流的动量与均匀流速分布的情况相比不足，则会成为密度楔，如果过多，则会成为密度流）。但是, ,在我们的初步实验中,本研究发现，即使密度流入口部分的接近流的动量过大，也会出现密度楔，这反驳了上述侵入内部的二维稳定密度的发现。我们对弗劳德流的流动形式进行了详细的实验研究，得到了以下结论。在大流量的密度流中，其穿透长度取一个由密度弗劳德数决定的值（最大可能值），因此，密度流的侵入力与作用在密度边界面上的总界面剪切力达到平衡，流动形态成为“完美密度楔形”，其中整个流动都是密度楔形。在这种情况下，速度分布逼近流是它不再是控制流动形态的因素（流动形态仅限于完整的密度楔形，无论接近速度分布如何）。另一方面，在排出流量较小的密度流中，其穿透长度为。简而言之，尖端附近的流动形态是由接近流的流速分布决定的，即当密度流入口处接近流的动量缺乏时，会出现密度楔形，而当存在时，会出现密度楔形。过量时，会出现密度电流（在这种情况下，先前的知识成立）。

项目成果

根本玲生: "密度カレントの挙動特性に関する研究" 土木学会第53回年次学術講演会講演概要集. 第II部. 812-813 (1998)

Reio Nemoto：“密度电流行为特征的研究”第 53 届日本土木工程师学会学术会议摘要第 II 部分（1998 年）。

根本 玲生: "密度カレントの挙動特性に関する研究"土木学会第53会年次学術講演会講演概要集(第2部). 812-813 (1998)

Reio Nemoto：“密度电流行为特征的研究”日本土木工程学会第53届年会学术会议摘要（第2部分）812-813（1998）。

有田正光: "密度カレントの挙動に関する研究" 応用力学論文集(土木学会). 第1巻. 665-672 (1998)

有田正光：“密度电流行为的研究”应用力学杂志（日本土木工程师学会）第 1 卷 665-672（1998 年）。

有田 正光: "密度カレントの挙動に関する研究"応用力学論文集(土木学会). 第1巻. 665-672 (1998)

有田正光：“密度电流行为的研究”应用力学论文（日本土木工程师学会）第 1 卷。665-672（1998 年）。