気液2相流体の電気流体力学現象の定量観測と現象論的解析

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本研究は,電気流体力学分野で重要な流れ場の解析を対象に、粒子画像流速測定法の適用技術を応用して気液2相流体の電気流体力学流場を計測すると同時に,その電気流体力学効果の現象論的解析方法を具体化することを研究の目的として実施した。本年度は,流体内部の誘電的性質および電気伝導特性を定量化して電気流体力学に関する無次元化解析方法を具体化し,特に気液2相流体流れ場の電気流体力学効果を誘電性効力および電気伝導性効力から定量化を行うことができた。以下に本年度の研究実施内容と成果について記述する。1.気液2相流体流場における誘電特性と電気伝導特性の解析電気流体力学現象は流体内部の誘電的特性と放電による電気伝導特性の単独作用あるいは複合作用が支配的な要素である。本研究では気相および液相における誘電的特性および電気伝導特性を測定した。具体的には,気相微弱放電が本現象のきっかけとなっていることから,これに伴う各相流体内部の誘電性効力を定量的に算出すると同時に,電気伝導に伴う荷電粒子に働く電気伝導性効力を算出した。2.気液2相流体流場における電気流体力学効果の現象論的解析本研究では、誘電性効力および電気伝導性効力と電気流体力学的誘因による流れ場の関係について実験結果に基づいた解析を実施した。具体的には,電気流体力学効果に及ぼす誘電性効力項を無次元化したDielectric Electric Rayleigh Numberと電気伝導性効力項を無次元化したConductive Electric Rayleigh Numberに重点を置いて本現象を解析した。そして,これらの諸量と流れ場の諸量との関係について整理し,本現象の物理的ファクターを定量化した。その結果、新たな気液2相流のEHD無次元化パラメータを見出して、気液2相流体の電気流体力学効果の解析方法および理論的取り扱いについて具体化した。