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Effect of turbulence on the lift force acting on rising bubbles

湍流对作用于上升气泡的升力的影响

基本信息

批准号：
18K03928
负责人：
田中満
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K03928/
关键词：
気泡一様せん断乱流揚力渦構造

项目摘要

2019年度は，気泡の等価直径が約0.5mm，1mm，5mm の３つの場合を対象に，気泡界面の変形を考慮した数値シミュレーションを実施し，上昇気泡の一様せん断乱流中での運動を調べた．直径約 0.5mm の気泡に関しては，前年度は界面が汚染された気泡の計算を行ったが，2019年度は純水中の気泡を想定した計算を実施した．その結果，乱流中の上昇気泡の水平移動は，汚染された気泡の場合と同様に，層流中のそれとは逆方向であることがわかった．また，乱流中での気泡の平均水平速度は，汚染された気泡に比べて高速であることが明らかとなった．これらの結果は，30th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP30) で発表した．直径約 1mm の気泡に関しては，人為的に界面張力を弱めた計算も行い，気泡の変形度と気泡の水平移動の関係についても調べている．前年度には，乱流の効果により気泡の平均水平速度の絶対値が低下することが判明したが，それが気泡の後流渦と乱流との相互作用によるものであることが判明した．また，平均揚力係数の絶対値も乱流の影響で減少することが明らかとなった．これらの結果は，第7回アジア計算熱流体シンポジウムにおいて発表した．等価直径 5mm の気泡に関しては，単一気泡のせん断流における運動を調べた．1mm程度の気泡の場合と比較して，気泡周辺には複雑な渦構造が形成され，気泡の揺動運動も複雑化することがわかった．また，1mm程度の気泡の場合と同様に，乱流中では層流中と比較して揚力係数の絶対値が減少することがわかった．これらの結果は，10th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transferで発表の予定である．

In 2019, the bubble diameter is about 0.5 mm, 1mm, 5mm and 3 mm, the bubble interface shape is considered, the number of values is calculated, and the movement in the turbulent flow is adjusted. The diameter of the bubble is about 0.5mm. The calculation of the bubble in the previous year is carried out. The calculation of the bubble in the purified water is carried out in 2019. As a result, the horizontal movement of the rising bubbles in turbulent flow is opposite to that of the pollution bubbles in laminar flow. The average horizontal velocity of the bubble in the turbulent flow is higher than that in the turbulent flow. 30th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP30) The diameter of the bubble is about 1 mm. The interfacial tension is weak due to artificial factors. The calculation method is used to calculate the behavior of the bubble. The shape of the bubble and the relationship between the horizontal movement of the bubble are adjusted. The results of turbulence in the previous year were lower than those of the average horizontal velocity of the bubble. The effect of turbulence on the average lift coefficient and the absolute value of the lift coefficient is reduced. The results of this study are as follows: 7. Computational fluid dynamics. When a bubble with a diameter of 5mm is involved, the motion of a single bubble is modulated to the extent of.1 mm. In comparison, a complex vortex structure is formed around the bubble, and the motion of the bubble is complex. In the case of bubbles of 1mm degree, the turbulence in laminar flow is reduced by comparison with the absolute value of the lift coefficient. 10th International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer