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。

以水为工质的轴对称冲击射流，通过实验和数值研究了滞止区稀分散颗粒群的湍流流动特性，阐明了颗粒群的湍流输运机理及其与传热的关系I。成功了。具体研究结果介绍如下。 (1)颗粒行为的三维测量：应用使用两个电视摄像机的立体图像测量技术，以时间序列拉格函数测量玻璃珠(粒径=0.8、1.0、1.2、1.4mm，比重2.6)。从获取的数据中，我们阐明了欧拉平均量（粒子平均速度、粒子速度波动）、粒子滑移速度、平均轨迹、平均轨迹的扩散、速度波动的拉格勒自相关等。 (2)颗粒行为数值模拟：在连续相不受稀分散颗粒相影响(单向耦合)的假设下，利用拉格朗日涡-颗粒相互作用模型对颗粒行为进行数值模拟。首先，为了开发一种方法，我们预测了圆管内湍流中液滴对管壁的粘附，并发现与之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，并发现与 (1) 中描述的实验结果合理一致。 (3)传热促进实验研究：以多种重量比例(1%、2%、3%)悬浮铝颗粒、苯乙烯颗粒和玻璃颗粒，测量受热碰撞壁的传热促进率。其结果表明，停滞区域的传热促进率可以由粒子弛豫时间与粒子碰撞率的乘积来决定。