稀薄分散粒子群を含む衝突噴流の乱流輸送機構に関する研究

稀分散粒子撞击射流湍流输运机制研究

基本信息

批准号：
09650230
负责人：
西野耕一
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

水を作動流体とする軸対称衝突噴流を用いて、そのよどみ領域における希薄分散粒子群の乱流特性を実験的かつ数値的に調べ、粒子群の乱流輸送メカニズムおよび伝熱との関係を明らかにした。以下に具体的な研究成果を記す。(1)粒子挙動の3次元計測:2台のテレビカメラを用いるステレオ画像計測技術を適用して、ノズルより希薄に注入されたガラスビーズ(粒径=0.8、1.0、1.2、1.4mm、比重2.6)の軌跡を時系列ラグラジアン計測した。取得されたデータより、オイラー平均量(粒子平均速度、粒子速度変動)、粒子スリップ速度、平均軌跡、平均軌跡からの拡散、速度変動のラグラジアン自己相関などを明らかにした。(2)粒子挙動の数値シミュレーション:連続相は希薄分散粒子相による影響を受けない(one-way coupling)との仮定の下で、Lagrangian eddy-particle interactionモデルによる粒子挙動の数値シミュレーションを実施した。まず、手法構築のため円管内乱流における液滴の管壁付着の予測を行い、従来の報告と良好な一致を得た。次に、衝突噴流場における粒子挙動の予測を行い、(1)に述べた実験結果との妥当な一致を見た。(3)伝熱促進の実験的検討:アルミニウム粒子、スチレン粒子、ガラス粒子を複数の重量割合(1、2、3%)で懸濁させ加熱衝突壁の伝熱促進割合を測定した。その結果、粒子緩和時間と粒子衝突割合との積によりよどみ領域の伝熱促進割合が整理できることを明らかにした。

通过使用水作为工作流体的轴对称撞击射流，在实验和数值上研究了停滞区域稀释剂颗粒的湍流特性，以阐明颗粒的湍流传输机制以及与热传递的关系。具体的研究结果如下列出。（1）粒子行为的三维测量：使用两个电视摄像机，通过使用两台电视镜头的立体图像测量技术，使用Lagradian测量来测量玻璃珠的轨迹（粒径= 0.8、1.0、1.2、1.2、1.2、1.4 mm，比重2.6）。获得的数据揭示了Euler平均量（粒子平均速度，粒子速度波动），粒子滑动速度，平均轨迹，从平均轨迹的扩散以及速度波动的Lagradian自相关。（2）粒子行为的数值模拟：在连续相是单向耦合的假设下，使用拉格朗日涡流相互作用模型对粒子行为进行数值模拟。首先，为了构建该方法，我们预测了圆形管中湍流中液滴的管壁附着，并发现与以前的报道有很好的一致性。接下来，我们预测了撞击射流场中的粒子行为，并与（1）中描述的实验结果达成了合理的一致性。（3）促进传热的实验研究：以多重比（1、2、3％）悬浮铝颗粒，苯乙烯颗粒和玻璃颗粒，并测量热撞击壁的热传递促进比。结果，揭示了停滞区域中的传热促进比可以通过颗粒松弛时间和粒子碰撞比的乘积来组织。