Euler-Lagrangeモデルに基づく気液二相流の多次元構造の解明

基于欧拉-拉格朗日模型阐明气液两相流的多维结构

• 批准号: 12750139
• 负责人: 大川 富雄
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750139/
• 关键词: 気液二相流; 気泡流; 数値解析; 多次元構造; Euler-Lagrangeモデル; 気泡追跡法; ボイド分布; 構成式; 気泡挙動; 気泡径; 液流速; 強制対流; 揺動運動

気泡流の多次元構造を数値計算により正確に予測するため、鉛直管内乱流場中の気泡挙動を扱った既存の実験データを収集し、解析に必要となる構成式を整備した。これらの構成式を別途開発したEuler-Lagrangeモデル1こ基づく解析プログラムに組込み、その妥当性を検証した。この結果、従来のモデルでは予測不能であった、流速の高い領域における気泡流の多次元構造を正確に予測することに成功した。また、気泡挙動に関する物理的考察に基づいて気泡間相互作用を記述する構成式を開発し、多次元ボイド分布を解析することによりその有効性を検証した。しかしながら、既存のデータには不足している部分もあり、解析に使用した構成式の一般性は明らかでない部分も残されていた。そこで、鉛直円管内乱流場における単一気泡の挙動を二台の高速度ビデオカメラにより観察し、気泡挙動に及ぼす液中乱れの影響および壁近くに形成される急峻な速度勾配の影響を検討した。通常、気泡の上昇速度は常に液相よりも速いと考えられているが、これらの実験結果によれば、液中乱れおよび壁近くの速度勾配は、気泡の上昇速度を減少させる効果をもち、液速度が十分に速い場合には壁の近くにおいて気液の上昇速度が逆転する場合のあることを解明した。これらの実験結果に基づき、Euler-Lagrangeモデルで用いた構成式のさらなる改良を行った。また、これらの実験には、沸騰二相流における気泡挙動を明らかにすることが重要である。そこで、加熱面離脱時およびその後の蒸気泡の挙動を観察し、空気泡の場合との相違を調べた。この結果、空気泡は液中の汚れの影響によって様々振舞いを呈するが、蒸気泡の挙動は十分に汚れた系における空気泡の振舞いに類似していることを明らかにした。このことにより、水・蒸気二相流を解析する場合に使用すべき構成式を一意に定めることが可能となった。

The numerical value calculation of multi-dimensional structure of gas bubble flow is based on the correct prediction and analysis of gas bubble flow in straight pipe. The structural formula of this paper is developed separately from the Euler-Lagrange formula, and the validity of this formula is proved by the basic analysis method. The result is that the prediction is not successful, the flow rate is high, and the multi-dimensional structure of the bubble is correct. The physical investigation of the interaction between bubbles in the basic structure, the development of the structural formula, the analysis of the distribution of the multiple elements, and the demonstration of the existence of the structural formula In addition to the above, there are also some existing problems. The influence of gas bubble motion and fluid turbulence on potential flow in vertical tubes and on the influence of rapid velocity matching on wall formation are discussed. In general, the rising speed of the bubble is usually the same as that of the liquid phase, and the rising speed of the bubble is usually the same as that of the wall. The results of this paper are based on the Euler-Lagrange formula and the improvement of the formula. The two phases of the flow are turbulent and turbulent. When the heating surface is separated, the temperature of the vapor bubble is detected, and the temperature of the air bubble is adjusted. As a result, the air bubbles in the liquid are affected by pollution, and the air bubbles in the liquid are affected by pollution. The two phase flow of water and steam is analyzed by using the formula of "

项目成果

Tomio Okawa: "Numerical simulation of lateral phase distribution in turbulent upward bubbly two-phase flow"Nuclear Engineering and Design. (to press).

Tomio Okawa：“湍流向上气泡两相流中横向相分布的数值模拟”核工程与设计。

Tomio Okawa: "Numerical simulation of single bubbles located in turbulent flow in vertical pipes using bubble tracking method"Japanese Journal of Multiphase Flow. Vol.15No.2. 165-174 (2001)

Tomio Okawa：“使用气泡跟踪方法对垂直管道中湍流中的单个气泡进行数值模拟”日本多相流杂志。

Tomio Okawa: "Interfacial Forces Acting on a Bubble in Vertical Upflow"2001 ASME Fluid Engineering Division Summer Meeting. (2001)

Tomio Okawa：“垂直向上流中作用于气泡的界面力”2001 年 ASME 流体工程部夏季会议。

Tomio Okawa: "On modeting of interfacial forces acting on a bubble in a turbulent flow field"International Canference of Multiphase Flow(No.s97). (2001)

Tomio Okawa：“论湍流场中作用于气泡的界面力的调节”国际多相流会议（No.s97）。