自由液膜流の乱流遷移現象の解明とこれを応用した液体微粒化法の確立

阐明自由液膜流的湍流转变现象并建立利用该现象的液体雾化方法

• 批准号: 05650171
• 负责人: 東 恒雄
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650171/
• 关键词: 乱流遷移; 境界層; 自由液膜流; 液体微粒化; 安定性; 放射状流れ; 回転円板

回転している円盤上を流れている液膜が,円盤周端より大気中に放出されてできる放射状自由液膜流れの乱流遷移を調べた。まず,円盤周端より下流に向かうにつれて変化する層流速度分布を数値解析し,液膜はねじれ型速度分布をもっめ流れることを明らかにした。次に,レーザ・ドップラー流速計により液膜内部の速度分布を測定し,数値解析の結果と一致することを確認した。さらに,高レイノルズ数流れにおいて,円盤周端のすぐ下流で急激な乱流遷移が生じることを液面性状の観察より明らかにした。また、遷移に先駆して液面に現れる錯乱波の波長,ねじれ角を明らかにした。現在,これらの遷移が,液面のせん断や気液の相互作用ではなく,液膜内部のねじれ型速度分布に起因して生じていることを明らかにするため,線形安定性理論を適用して調べている。上記の乱流遷移を応用した液体微粒化法の開発のため,拘束の液膜流れが得られる実験装置を製作し,遷移に伴って液体の微粒化が起こるか否かを調べた。その結果,遷移直後で液膜に穿孔が生じ,孔の中に,粒径20mum程度の微小液滴が飛翔していることを写真撮影して確認した。穿孔が生じる条件(円盤直径,液膜速度,液膜厚さなど)および穿孔のメカニズムについては今後の課題である。

The turbulent flow of the radial free liquid film is regulated by the flow of the liquid film on the disk and the release of the liquid film on the disk. Meanwhile, the laminar velocity distribution at the downstream end of the disc is numerically analyzed, and the liquid film's inverse velocity distribution is clearly visible. Second, the velocity distribution inside the liquid film was measured by the flow meter, and the results of the numerical analysis were consistent. In addition, the flow rate of high temperature liquid is increased, and the turbulent flow is generated at the downstream of the disk. The wavelength of the chaotic wave appears in the first phase of the migration, and the wavelength of the chaotic wave appears in the second phase of the migration. Now, due to the migration of the liquid surface and the interaction of the liquid, the linear stability theory is applicable to the generation of the velocity distribution in the liquid film. Note that turbulent flow transfer is used to develop and control liquid film flow. As a result, after migration, the liquid film was perforated, and the pores were in the middle, and the tiny droplets with a particle size of 20 um were flying. Perforation formation conditions (disk diameter, film velocity, film thickness) and perforation formation conditions

项目成果

東恒雄、布部誠: "ねじ山形速度分布を有する放射状自由液膜流の乱流遷移に関する研究(第2報,乱流遷移)" 日本機械学会論文集. 59-566B. 3017-3024 (1993)

Tsuneo Higashi，Makoto Fube：“具有螺旋形速度分布的径向自由液膜流中的湍流转变的研究（第二次报告，湍流转变）”日本机械工程师学会会刊 59-566B 3017-3024（1993 年）。 ）

AZAMA,T.et al: "Laminar-Turbulent Transition of thin Rodial Liquid Film Flow" Proc.3rd World Conf.on Experimental Heat Transfer,Fluid Mechanics and Thermodynamies. 1. 936-942 (1993)

AZAMA,T.等人：“薄径向液膜流的层流-湍流转变”Proc.第三届世界会议实验传热、流体力学和热力学。

布部誠、東恒雄: "ねじ山形速度分布を有する放射状自由液膜流の乱流遷移に関する研究(第1報,層流速度分布)" 日本機械学会論文集. 59-566B. 3009-3016 (1993)

Makoto Nube，Tsuneo Higashi：“具有螺旋形速度分布的径向自由液膜流的湍流转变的研究（第 1 部分，层流速度分布）”日本机械工程师学会会刊 59-566B（1993 年）。 ）