気液二相流における乱流特性と界面構造に関する研究

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1.乱流特性の測定本年度はミニチュアX型ホットフィルム・プローブを用いた定温度式アネモメータにより主に気泡流における2次元乱れ特性の測定を行なった。この目的に使用した2次元実時間測定システムは既に本研究代表者らによって試作・開発したものである。この測定は液流速を約5m/sまでの高流量域まで拡大して行ったもので、乱れの抑制現象の存在する流動条件が改めて確認された。また、乱流剪断応力や乱れエネルギースペクトルの測定結果から壁面領域における乱れエネルギーの生成や気泡と渦の相互作用について多くの知見を得た。2.界面構造(界面積濃度)の測定内径30,60【mm^φ】のアクリル製円管を用いて、点電極法により局所界面積濃度分布の系統的測定を行ない、液流速依存性、相分布依存性、乱れ特性との相関について検討した。その結果、界面積濃度はボイド率のほぼ0.9乗に比例し、従って相分布形に相似形になること、流速依存性は乱流抑制現象が発生する限界である1m/sを界として異なる傾向にあることが判明した。また実用に供することの出来る相関式を提案したが、研究の過程で気泡径分布に大きく依存することが判明した為、今後その面で、測定を計画している。3.理論気液二相流における乱れエネルギー保存則を導出し、それによって乱れ特性と界面構造の複雑な相互作用のメカニズムを論じた。また、その後、乱れの散逸項を理論的に導出し、今後は各項の評価を更に進め度い。4.今後の計画乱れ、果面の両構造に及ぼす気泡径の影響について理論・実験の両面から一層詳細に追究する予定である。