沸騰における蒸気塊の非線形挙動の研究

高熱流束沸騰で観察される蒸気塊(合体2次気泡)の挙動(離脱気泡径や離脱周期)は複雑な非線形挙動を示す.本研究では,気泡生成の基本的な非線形挙動を明らかにするための基礎研究として.まず空気-水系における気泡の生成,離脱,気泡間の干渉と合体についての実験を行い,各プロセスのモデル化を行い,非線形方程式を構成し,理論と実験を比較検討した.すなわち,実験においては,内径0.7mmのガラス管を用い,下端から空気を供給し,水中で気泡を発生させ,その時の気泡離脱系,離脱周期を高速度ビデオで観察すると共に,それらの挙動に起因するガラス管出口近傍での流動を熱線流束計で捉え,これを非線形力学解析のための時系列データとした.空気流量(本実験では唯一の変化パラメタ)の増加につれ.気泡は周期的なものから非周期的なものへと分岐現象を示す.これは成長気泡が先行気泡と干渉あるいは合体する結果として現れるものである.気泡に作用する慣性力,浮力,動圧,表面張力,抗力を考慮して運動を解析し,離脱気泡の水中上昇速度を取り入れて干渉,合体条件することにより上記の複雑な気泡の挙動が一つの方程式系で説明出来ることが判明した.こうした孤立気泡の複雑性は核沸騰における孤立気泡域と合体気泡域の存在に関連したものと考えられる.そこで,YAGレーザーを用い,金属薄を裏面からスポット加熱することにより気泡を発生させ,その挙動を観察する実験装置を計画,製作中であるが,現在はまだその結果を得るに至っていない.

高熱流束沸騰で観察される蒸気塊(合体2次気泡)の挙動(離脱気泡径や離脱周期)は複雑な非線形挙動を示す.本研究では,気泡生成の基本的な非線形挙動を明らかにするための基礎研究として.まず空気-水系における気泡の生成,離脱,気泡間の干渉と合体についての実験を行い,各プロセスのモデル化を行い,非線形方程式を構成し,理論と実験を比較検討した.すなわち,実験においては,内径0.7mmのガラス管を用い,下端から空気を供給し,水中で気泡を発生させ,その時の気泡離脱系,離脱周期を高速度ビデオで観察すると共に,それらの挙動に起因するガラス管出口近傍での流動を熱線流束計で捉え,これを非線形力学解析のための時系列データとした.空気流量(本実験では唯一の変化パラメタ)の増加につれ.気泡は周期的なものから非周期的なものへと分岐現象を示す.これは成長気泡が先行気泡と干渉あるいは合体する結果として現れるものである.気泡に作用する慣性力,浮力,動圧,表面張力,抗力を考慮して運動を解析し,離脱気泡の水中上昇速度を取り入れて干渉,合体条件することにより上記の複雑な気泡の挙動が一つの方程式系で説明出来ることが判明した.こうした孤立気泡の複雑性は核沸騰における孤立気泡域と合体気泡域の存在に関連したものと考えられる.そこで,YAGレーザーを用い,金属薄を裏面からスポット加熱することにより気泡を発生させ,その挙動を観察する実験装置を計画,製作中であるが,現在はまだその結果を得るに至っていない.