非等方乱流場における気液2相流動特性に関する研究

各向异性湍流场气液两相流特性研究

• 批准号: 11J56412
• 负责人: 孫 昊旻
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J56412/
• 关键词: 正方形断面流路; 熱戦流速計; オプティカルプローブ; 気液2相乱流; 気泡経; 界面積濃度; 気泡上昇速度; 局所ボイド率; 主流方向平均速度; 熱線流速計; 気泡と渦; 焼結金属; 乱流

大口径正方形断面流路内の垂直上昇する気液2相乱流の流動特性を計測するために、以下の実験を行いました。1、均一気泡径発生実験流路入口で発生する気泡径は、下流の流動特性に影響を及ぼすため、より均一な径を持つ気泡を発生できるよう、気泡発生プロセスを高速カメラで可視化しました。その結果、気液が混合する円柱状の焼結金属先端に気泡が巻き込まれ、大きな気泡柱が形成され、周囲の気泡よりも大きな気泡が断続的に気泡柱から離脱することが観測されました。これが原因で、発生気泡の気泡径が不均一でありました。そのために、焼結金属先端を円錐状のプラスチックで満たし、大きな気泡柱の形成を防ぎ、より均一な径を持つ気泡を生成することができました。これによって、実験条件が簡略化し、流路の形状が流動特性に与える影響を議論し易くなり、非常に有意義であります。これを基に大口径正方形断面流路の気泡発生部を改善し、以下の計測を行いました。2、大口径正方形断面流路内気相場計測4針式オプティカルセンサープローブを用いて、大口径正方形断面流路の下流断面内において、気泡ボイド率、気泡数率、界面積濃度、平均気泡径や気泡平均上昇速度を計測しました。結果、体積平均ボイド率が小さいときに、気泡は流路の壁面やコーナー部に集まるので、コーナー部近傍の気泡平均上昇速度は上昇しました。反対に、体積平均ボイド率が大きくなると、コーナー部の気泡数率が著しく減少し、コーナー部の気泡平均上昇速度が最小となりました。大口径正方形断面流路における界面積濃度、平均気泡径や気泡平均上昇速度分布を計測した実験は今まで存在しないため、非常に有益なデータベースです。3、大口径正方形断面流路内液相場計測気相場と同じ流動条件と計測断面において、熱線流速計を用いて、液相平均速度や乱流特性分布を計測しました。今まで気相と液相両方を詳細に計測した例はないため、非常に有意義です。

下面的实验是为了测量大直径方形截面通道中垂直上升的气液两相湍流的流动特性。 1.均匀气泡尺寸生成实验流道入口处生成的气泡尺寸影响下游流动特性，因此我们使用高速相机将气泡生成过程可视化，以生成直径更均匀的气泡。结果，观察到气泡被卷入气体和液体混合的圆筒状烧结金属的顶端，形成大的气泡柱，并且比周围的气泡更大的气泡间歇性地从气泡柱中分离。这导致所产生的气泡的气泡直径不均匀。为此，他们用塑料锥体填充烧结金属尖端，这可以防止形成大气泡柱并产生直径更均匀的气泡。这非常有意义，因为它简化了实验条件，并且更容易讨论流路形状对流动特性的影响。在此基础上，我们对大直径方形截面流道的气泡产生部分进行了改进，并进行了如下测量。 2、大直径方形截面流道内气相测量采用四针光学传感器探头，测量气泡空隙率、气泡数比、界面面积浓度、平均气泡直径以及下游气泡测量大直径方形横截面流道的平均上升率。结果，当体积平均空隙率小时，气泡聚集在通道的壁和拐角处，因此拐角附近的平均气泡上升速度增加。另一方面，随着体积平均空隙率的增加，角部的气泡数比率显着降低，并且角部的平均气泡上升速度变得最小。这是一个非常有用的数据库，因为迄今为止还没有实验测量大直径、方形截面通道中的界面面积浓度、平均气泡直径或气泡平均向上速度分布。 3.大直径方形截面流道中液相的测量在与气相相同的流动条件和测量截面下，采用热线风速计测量了液相平均速度和湍流特征分布。这是非常有意义的，因为从未对气相和液相进行过详细测量。

项目成果

矩形ダクト内の空気-水二相乱流

矩形管道内气水两相湍流流动

• 发表时间: 2011
• 作者: 孫昊旻;功刀資彰;河原全作
• 通讯作者: 河原全作