気泡流における界面輸送方程式の開発

气泡流界面传输方程的发展

基本信息

批准号：
10780319
负责人：
日引俊
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

気泡流と気泡-スラグ遷移流における界面輸送方程式の開発に関する研究を行った。気泡流の界面輸送方程式の開発に関しては、気泡を一群モデルで取り扱い、界面面積のシンク項である気泡の合一機構としては気泡間のランダムな衝突を、ソース項である気泡の分裂機構としては気泡と乱流渦のランダムな衝突を考え、輸送機構のモデル化を行った。モデル中の気泡-気泡間、気泡-乱流渦間の衝突頻度は気体の分子運動論を基礎に気泡自身による排除容積を考慮に入れて定式化を行った。また、モデル中の気泡合一確率は、気泡間液膜の消失時間と気泡接触時間との関係から、気泡分裂確率は、乱流渦エネルギーと気泡分裂に要するエネルギーとの関係から定式化を行った。モデル計算により、低液流速、低ボイド率域では、気泡合一確率に対し、気泡分裂確率は無視できること、高液流速域では、気泡分裂確率が気泡合一確率より大きくなることを明らかにした。さらに、垂直上昇二相流においては、水頭圧の減少に伴うボイド率の増加が界面輸送の重要なソース項となることを明らかにした。気泡-スラグ遷移流の界面輸送方程式に関しては、気泡を二群モデルで取り扱い、上述の界面積のシンク項、ソース項以外にキャップ型気泡のウェークエントレインメントによる気泡合一等4つの項のモデル化を行った。本モデルの検証は、円管(管内径:25.4mm、50.8mm)内気液二相流データを用いて行い、一群モデルは誤差±9.34%、二群モデルは誤差±2.34%以内で、それぞれ、気泡流、気泡-スラグ流の界面輸送現象を再現できることを示した。データベース構築に関しては、空気-水二相流ループの新設を行い、マイクロチャネル内の局所時間平均ボイド率、界面面積濃度、気泡径の計測を行った。

我们研究了气泡流和气泡串行横向过渡流中界面传输方程的发展。关于气泡流的界面传输方程的开发，我们使用组模型来处理气泡，并对传输机构进行建模，将气泡之间的随机碰撞视为接口区域的水槽项，以及气泡与湍流涡流之间的随机碰撞作为源术语的拆卸机理。考虑到气泡本身的排除量，模型中气泡和气泡之间的碰撞频率是根据分子动力学理论制定的。此外，模型中气泡聚集的概率是根据泡沫间液体膜的消失时间与气泡接触时间之间的关系提出的，并且气泡裂变的概率是根据湍流涡流能量与气泡裂变所需的能量之间的关系提出的。模型计算表明，在低流动流速和低速比率范围内，气泡分裂的概率对于气泡混合的概率而言可以忽略不计，而在高液体流量范围内，气泡裂解的概率大于混合混合的可能性。此外，据显示，在垂直升高的两相流中，随着头部压力的降低，空隙速率的增加是界面运输的重要源项。关于气泡扣过渡流的界面传输方程，在两组模型中处理气泡，除了上述界面区域的水槽和源术语外，使用盖帽式气泡的唤醒夹带了四个术语气泡粘附术语。使用对圆管中的内部气体液体两相流的数据进行验证（管道内径：25.4 mm，50.8毫米），并表明，气泡流量和气泡流量的界面传输现象可以以±9.34％的误差为±9.34％，用于第一个组模型±9.34％。关于数据库构建，建立了新的空气水两相流动环，并在微通道内测量了当地时间平均空隙速率，界面面积浓度和气泡直径。