気泡流中における非線形圧力波伝播挙動に関する研究

气泡流中非线性压力波传播行为研究

基本信息

批准号：
07750181
负责人：
亀田正治
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750181/
关键词：
気泡衝撃波混相流衝撃波管数値解析非線形不均一媒体

项目摘要

著者はこれまでに、気泡を含む液体中における非線形圧力波(衝撃波)の非定常な伝播挙動を、衝撃波管を用いた実験的解析によって明らかにしてきた。それと同時に、気泡流中の圧力波伝播現象を正確に記述した数学的モデルを用いて数値解析を行い、実験結果との比較によってこの現象の本質に迫ってきた。これまでの研究結果から、1.気泡流中の波動伝播は気泡の膨張・収縮運動に支配されており、膨張・収縮運動にともなって生じる気泡内の非均一な温度場の影響を大きく受けること、2.液体中に分散する気泡の不均一な分布状況が衝撃波の内部構造に大きな影響を与えること、3.本研究で用いた気泡流波動伝播解析モデルを用いた数値解析結果は多くの実験結果と定量的に一致すること、を明らかにしている。本年度(平成7年度)は、衝撃波管内に気泡が均一に分布する場を作り出し、3種類[窒素、アルゴン、六フッ化硫黄(SF6)]の熱物性値の大きく異なるガス気泡を用いて、均一分布気泡流中の衝撃波の伝播挙動に対する気泡内ガスの影響を実験的に調べると同時に、対応する数値解析を行い、両者の比較を行った。管内気泡流における気泡分布を実験的にコントロールすることは、分布が気泡流の流動構造と密接にかかわっているために、大変難しいことである。著者は、衝撃波管内の気泡流を適当な上昇流にするとともに、気泡発生管の配置にも十分な注意を払うことによって、管内全域にわたる均一気泡流を得ることに成功した。さらに、このような均質気泡流中での衝撃波の非定常な波形変化の再現性はきわめて良好であることを確認した。実験と数値解析との比較を行った結果、すべての実験結果は数値解析結果と定量的によく一致した。このことから、本研究で提案する気泡流中波動伝播解析モデルの適切性を強く証明した。

迄今为止，作者通过使用冲击波管的实验分析，阐明了非线性压力波（冲击波）在含有气泡的液体中的非定常传播行为。同时，我们利用准确描述气泡流中压力波传播现象的数学模型进行了数值分析，并与实验结果进行比较，更加接近这一现象的本质。从目前的研究结果来看，1.气泡流中的波传播主要以气泡的膨胀和收缩运动为主，并且受膨胀和收缩运动产生的气泡内部不均匀温度场的影响很大， 2.分散在液体中3.气泡的不均匀分布对冲击波的内部结构有很大影响，3.本研究中使用的气泡流波传播分析模型的数值分析结果与许多实验结果定量一致，被揭露。今年（1995年），我们创建了一个气泡在激波管内部均匀分布的场，并使用热物理性质显着不同的三种类型的气泡[氮气、氩气和六氟化硫（SF6）]来均匀分布气泡我们通过实验研究了气泡内部气体对分布式气泡流中冲击波传播行为的影响，同时进行了相应的数值分析并对两者进行了比较。由于气泡分布与气泡流的流动结构密切相关，因此通过实验控制管内气泡流的气泡分布是非常困难的。作者通过使冲击波管内的气泡流为适当的向上流动并对气泡发生管的放置给予足够的重视，成功地获得了整个管内均匀的气泡流。此外，还确认了在这种均匀气泡流中冲击波的非稳态波形变化的再现性非常好。通过对比实验和数值分析，所有实验结果与数值分析结果在定量上吻合良好。这有力地证明了本文提出的气泡流中波传播分析模型的适用性。