LNG貯槽ロールオーバー現象予測技術に関する基礎研究

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１．二重拡散対流，液面における気液相変化現象を再現する基礎方程式系の構築LNG貯槽内のロールオーバー現象を記述する基礎方程式系として，気液二相流を混合物として表現し，気液相関の速度差（ドリフト速度）を考慮する混合流モデルを用いた。また，気相および液相に対して理想溶液の仮定を用い，ラウールの法則を用いて気液相変化に伴う溶液組成の物質移動を表現する式を導出した。これらの基礎方程式を用い，側面を加熱した二次元矩形容器内の相変化を伴う二重拡散対流を解き，速度，温度および濃度の時間経過を求めた。さらに，低沸点成分の選択的な蒸発による，液相および気相の濃度変化を表現し，定性的に合理的な解を得ることができた。なお，数値解析には，汎用熱流体解析コードFLUENTを用い，相変化に伴う物質移動の表現には，ユーザーサブルーチンを用いた。２．模擬液体を用いた要素試験装置仕様策定模擬液体として，アルコール系（エタノールもしくはプロパノール）水溶液と純水の組み合わせを用いることとした。矩形容器内で相変化を伴う二重拡散対流を形成することを狙い，側壁を電気ヒータで加熱し，内部の流動を可視化するために，前後面をガラス板とした。なおガラス容器外面をアクリル樹脂で覆うことにより，断熱特性を高めた。さらに液体注入システム，計測系として，容器内流体部の温度および側壁温度の計測系を構築した。