革新的洗浄方法原理解明のための水蒸気・水混相噴流衝突速度における凝縮効果の解析
分析冷凝对水蒸气/水混合相射流冲击速度的影响,阐明创新清洁方法的原理
基本信息
- 批准号:21656048
- 负责人:
- 金额:$ 2.11万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
- 财政年份:2009
- 资助国家:日本
- 起止时间:2009 至 2010
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本研究では,研究代表者らが提案した水蒸気と水を混合しノズルから噴射する革新的混相噴流洗浄方法の基本原理を解明することを目的としている.具体的には,水蒸気中の水液滴が固体表面上の水液膜に衝突することにより発生する衝突圧力に着目する.この衝突圧力は,液滴衝突速度に大きく左右されるため,衝突速度を正確に見積もる必要があり,液滴界面および固体表面での凝縮効果を高精度で解析することが必要である.従って,分子気体力学を用いることが必要不可欠である.本年度は,昨年度構築した気体分子力学と連続体数値流体力学を融合させた数値解析スキーム開発のための基礎モデルの評価を行った.球対称一次元座標系を用いて,Gaussian-BGK-Boltzmann方程式に従う多原子分子気体が,球形液滴に凝縮する過程の数値シミュレーションを行った.液滴周囲の圧力分布を観察することにより液滴に働く抗力を算出した.気液界面の境界条件を支配する蒸発・凝縮係数に液滴抗力は大きく依存し,蒸発・凝縮が発生することにより液滴抗力が低下することを確認した.さらに,より現実的な系を取り扱うために,気体中に分子の占める体積が無視できないような高密度の気体に対して有効である,Enskog-Vlasov方程式を用いることを試みた.Boltzmann方程式の直接解法であるDSMC法を拡張したParticle Scheme法を用いて,単純な系においてEnskog-Vlasov方程式を解き,その有効性を議論した.また,液滴周囲気体が,不凝縮気体の場合と凝縮性気体の場合について,連続体数値流体力学ソフトウェアを用い,固体表面に衝突する液滴の速度変化の比較を行った.物理現象の特性時間の多重性のため,安定した計算を継続することが困難であった.気液界面における,蒸発・凝縮を支配する物理モデルの適切な粗視化が必要不可欠であることを確認した.
这项研究旨在阐明研究人员提出的创新混合相喷射方法的基本原理,其中混合了水和水中的水滴并从喷嘴中弹出。具体而言,我们专注于当水蒸气中的水滴与固体表面上的水膜相撞时产生的冲击压力。这种冲击压力受到液滴碰撞速度的很大影响,因此有必要准确估计撞击速度,并且有必要以高精度分析液滴界面和实心表面的冷凝效应。因此,必须使用分子气体机械。今年,我们评估了开发数值分析方案的基本模型,该模型结合了去年构建的气体分子力学和连续计算流体力学。球形对称的一维坐标系。使用对多原子分子气体的过程进行数值模拟的方法,将高斯-BGK-boltzmann方程凝结成球形液滴。通过观察液滴周围的压力分布来计算作用在液滴上的阻力。液滴阻力高度依赖于控制气体界面边界条件的蒸发和缩合系数,并且可以证实,当蒸发和凝结发生时,液滴阻力会减小。此外,为了处理一个更现实的系统,我们尝试使用enskog-vlasov方程,这对于不能忽略气体中分子体积的高密度气体有效。粒子扩展了DSMC方法,这是玻尔兹曼方程的直接解决方案。使用该方案方法,在简单的系统中求解了Enskog-Vlasov方程,并讨论了其有效性。此外,对于不符合的气体和可冷凝气体的情况,使用连续的身体计算流体动力学软件来比较影响固体表面的液滴的速度变化。由于物理现象的特征时间多样性,很难继续稳定计算。已经证实,在气液界面上蒸发和凝结的物理模型的适当粗粒是必不可少的。
项目成果
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