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添加剤を用いた流体輸送システムの高効率化に関する研究

使用添加剂提高流体输送系统效率的研究

基本信息

批准号：
12750829
负责人：
宗像瑞恵
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kumamoto 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

项目摘要

まっすぐな円管内乱流における添加剤を用いた抵抗低減流れに関する研究では、添加剤に高分子および界面活性剤を用いて,その流れ場のレイノルズ応力に寄与するコヒーレント構造について調査した.2次元ドップラー流速計(LDV)により計測したレイノルズ応力成分を4象限分類法によってコヒーレント構造を抽出した.その結果,70〜80%程度の低抗低減率の高い流れ場では,従来のコヒーレント構造は存在せず,ランダムに混ざり合うような流れであることが明らかになった.また,混合長モデルを使用してレイノルズ応力の分布から渦の伸張の度合いの分布を見積もったところ,抵抗低減流れでは渦の伸張が小さくなっていることを示した.自由渦流入型の案内羽根旋回流発生装置により旋回流を形成する円管流において,界面浩性剤を添加する濃度,流速および初期旋回強さを変えて界面活性剤による抵抗低減効果とその流動特性について調査した.その結果,低濃度(140ppm)では抵抗低減が見られなかったが,さらに250ppm以上に濃度を高くすれば旋回流場においても60%程度の抵抗低減効果が得られ,初期旋回強さが小さくなるにつれて抵抗低減効果が増加する傾向が得られた.LDVにより速度分布を計測したところ,抵抗低減効果のある旋回流の場合,円管入口の上流側から強制渦が観察され,溶媒(水)の場合のランキンの組み合わせ渦型から旋回強さの減衰に伴い強制渦に変化するパターンとは大きく異なることを示した.また,初期旋回強さがスワール数で1に近い流れ場では,上流側で急激に旋回強さが減衰し,抵抗低減効果に大きく寄与していることを指摘した.乱れ強さは,溶媒の場合に比べて極めて小さく,管軸周辺での渦芯の振れ回り現象も観察されなかった.また,非ニュートン流体の数値計算については,粘弾性モデルとしてFENE-P(Finitely Extensible Non-linear-Peterlin)モデルを用いたチャンネル乱流および正方形断面を有する曲り管流れにおけるLESを試み,そのコードの有効性と曲り部での抵抗低減効果の減少を示した.

まっすぐな円turbulence in the pipeにおけるAdd 剤をUse いた to resist low flow reduction れに关するResearch では、Add 剤にpolymer およびinterface Activated 扤を用いて,その流れ场のレイノルズ応力に Send and するコヒーレントconstruct についてinvestigationした.2D ドップラーVelometer (LDV)によりmeasurementしたレイノルズ濜force componentを4-quadrant classification methodによってコヒーレントstructureをextraction As a result, 70~80% of the low resistance and low reduction rate of the high flow field, the existence of the structure of the のコヒーレント structure exists, ランダムにmixedざり合うような流れであることが明らかになった.また, mix long モデルを use してレイノルズ応Force distribution, vortex expansion, vortex distribution, distribution, distribution, resistance to low flow reduction, vortex expansion, vortex expansion, small vortex distribution, distribution, and distribution The free vortex inflow type in-case feather whirlpool reflux generation device creates a whirlpool flow duct flow, and the interface properties are improved. Added concentration, flow rate, initial cycle strength, interface activity, resistance reduction effect, flow characteristics, and investigationした.そのResults, low concentration (140ppm) では resistance reduction が见られなかったが, さらに250ppm or more concentrated The resistance reduction effect of the 60% level of the gyration flow field is high, and the initial gyration is strong and the gyration field is small. The resistance to the reduction effect is increased and the tendency is increased. The LDV speed distribution is measured and the resistance to the reduction effect is reduced. In the case of backflow, the upstream side of the pipe inlet is forced vortex, and in the case of solvent (water), the vortex type is combined and vortex type is used. Return to strong さの attenuation に companion い forced vortex に変化するパターンとは大きくdifferent なることをshow した.また, initial cycle strong さがスワールnumber で1にNearly い flow field では, upstream side で sharp surge に strong rotation さが attenuation し, resistance reduction effect に大きく Send and しいることをIt is pointed out that the situation of the solvent is smaller than that of the solvent, and the phenomenon of vibration around the tube axis and the vortex core is observed.った.また, non-ニュートンfluid value calculation については, viscosity モデルとしてFENE-P (Finitely Extensible Non-linear-Peterlin) モデルを用いたチャンネルturbulent flow およびsquare cross-section を有するquりduct流れにおけるLESをtrialみ, そのコードのeffectivenessとquり部でのRESISTANCE REDUCTION EFFECT のREDUCTION を SHOW した.