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低レイノルズ数流体の混合促進に関する基礎研究

促进低雷诺数流体混合的基础研究

基本信息

批准号：
13875034
负责人：
福西祐
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

数十程度の低いレイノルズ数を対象として、流路に特別な加工を施すことなく、流入時にヘッド差を与える方法で2種類の液体を効率よく混合させることができることを見いだした。本実験で用いた流路のスケールはmmオーダーである。分岐管に流入する流体にヘッド差を変えることで周期的な撹乱を与え、混合路における両者の流体界面を大きく波打たせ界面の面積を増加させた。そして混合が促進される様子をビデオカメラと顕微鏡を用いて捉え、濃度(混合度)を定量的に評価することに成功した。また、併せて2次元離散渦法による数値シミュレーションを行い、実験結果を裏付ける結果を得ることができた。ただし計算のパラメータに関しては、まだ調整が必要である。さらに流路形状を工夫することで混合促進効果を増大させる試みを行った。Y字型合流管など数種類の形状について、可視化したビデオ画像を解析することで混合促進の程度を詳細に比較した。この結果、混合路に交互に窪みを設けた流路形状が最も混合に効果があることが明らかとなった。このケースでは、撹乱の周期を流路窪みのスケールに併せて調節してやることで、窪みの部分で2種類の液体が交互に薄く積層化され、界面の面積が著しく増加させることができていることがわかった。さらに、この流路では、この積層化プロセスが凹凸部分で繰り返し起こるため、混合促進効果がさらに増幅される。このように、流入する流体に周期的な撹乱を与え、さらに流路形状に工夫を施すことで、流体同士を積層化させるという設計方針が混合促進に効果的であることが明らかとなった。

The number of liquid in the tens of degrees is different from that in the flow path. This is the first time I've ever seen a woman. The fluid flow in the manifold is different from that in the mixing circuit, and the fluid interface area is increased. For example, if the concentration of the mixture is too high, the concentration of the mixture will be too high. 2-D Discrete Vortex Method It is necessary to adjust the calculation. The shape of the flow path increases with time. Y-shaped junction pipe, number of types, shape, visualization, image analysis, degree of mixing promotion, detailed comparison The result of this is that the mixture of the two paths is mixed and the shape of the flow path is mixed. The period of the flow path is changed, and the area of the interface is increased. In addition, the flow path of the mixture is reversed, and the mixture is accelerated. The design policy of mixing and promoting the flow path shape of the fluid