大深度水域での気泡噴流における組織的乱流運動の基本特性

深水中气泡射流有组织湍流运动的基本特征

基本信息

批准号：
06855060
负责人：
池田裕一
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Utsunomiya 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：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06855060/
关键词：
気泡噴流フルーム連行乱流貯水池海洋成層

项目摘要

本研究は、低圧実験により水面から大深度にわたる現象をシミュレートし、その上で、大深度水深における気泡噴流の組織的乱流運動を把握することを目的としている。今年度において得られた成果と知見をまとめると以下のようである。1.当初、研究対象としていた気泡噴流はいわゆる自由流の一種であり、その実験には、壁の影響が現れないような広い水槽が必要となる。しかし、低圧実験に耐え得る強固な水槽を製作しようとすると、今回の予算ではさほど大きなものは困難であることがわかった。そこで、予定を変更して、小さな水槽でも実験が可能なように、実験対象を、鉛直管内に気泡を放出するエアリフトに変更した。そして、大水深にわたる水圧変化による流動形態の変化を捉えることにした。2.エアリフトに対する低圧実験は、現段階では1m水深の水槽で2m相当の現象が再現できるまでになっている。今後、空気漏れや気泡の発生方法を工夫することにより、さらに大きな水深をシミュレートできる見込みである(真空ポンプの性能からは100m相当のシミュレートが可能)。3.気泡噴流そのものについては、20m〜50mにわたる水深での計測結果も踏まえて、どのような物理スケールが支配的なのか検討を加えた。その結果、一様密度水域では、水深、空気量、気泡の上昇速度などを用いた単純なパラメーターを用いて、気泡噴流における水の上昇流量の算定式を導くことができた。さらに、直線成層中での実験・観測結果を解析して、一様密度水域での上昇流量を、成層の強さに応じて補正する算定式を導いた。

这项研究旨在模拟一种现象，该现象通过低压实验从表面延伸到较大的深度，然后了解深水深度处气泡喷气机的系统性湍流运动。今年获得的结果和发现总结如下：1。最初研究的气泡射流是一种自由流，实验需要宽阔的水族馆，因此看不到壁效应。但是，当试图创建一个可以承受低压实验的坚固水族馆时，事实证明，这个预算太大的东西将很难。因此，时间表被更改为空气提升，该空气升压将气泡释放到垂直管中，以便即使在小水族馆中也可以进行实验。然后，我们决定捕获由于水压在较大的水深度上的变化而导致的流动形式变化。 2。在此阶段，空气升降机上的低压实验现在能够在1m深度的水族馆中重现相当于2m的现象。将来，预计通过设计产生气泄漏和气泡的方法，可以模拟更大的水深度（从真空泵的性能中，模拟相当于100m）。 3。关于气泡喷射本身，我们研究了在水深度为20m至50m的水深处的测量结果，我们已经检查了什么样的物理尺度占主导地位。结果，在均匀的密度水体中，可以得出使用水深，空气体积和气泡上升速率的简单参数，以计算气泡射流中水流量的上升。此外，分析了线性分层的实验和观察结果，以获得一个计算公式，该公式根据分层的强度校正了均匀密度水面积的流速上升。