二相系格子ボルツマン法を用いたマイクロチャネル内における複雑流動現象の解明

使用两相晶格玻尔兹曼方法阐明微通道中的复杂流动现象

• 批准号: 16760122
• 负责人: 吉野 正人
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760122/
• 关键词: 気液二相流; 格子ボルツマン法; マイクロチャネル; 複雑流; 多孔質構造; MEMS

平成17年度は,前年度開発された計算手法を用いて,固体を含む流れ場の気液二相流問題の解析を行った.まず,壁面に接触する気泡の問題において,壁面との静的接触角および接触面積の変化について調べた.気泡は壁面の濡れ性によって接触する形状が異なり,静的接触角が小さくなるほど壁面に広がりやすく,気泡の厚みが小さくなることがわかった.また,静的接触角の計算結果は,Youngの理論に基づく値と良く対応する結果が得られた.さらに,気泡と壁面の接触面積の時間変化は,Laviら[Colloid Surface A 250 (2004) 409]の実験データと良く一致することが示された.次に,傾斜した壁面を滑り落ちる液滴の問題において,液滴の挙動ならびに二種類の動的接触角(前進接触角および後退接触角)について調べた.いずれの濡れ性に対しても,各接触角の間の関係は,Sikaloら[Exp.Therm.Fluid Sci.29 (2005) 795]が行った実験と同様な傾向を示した.また,液滴は先端が尖った形状で落下し,静的接触角が大きくなるほど液滴は落下方向によく引き伸ばされる傾向が見られた.これらの結果から,本手法は動的な接触に対しても有用であると言える.最後に,マイクロな隙間流路内における気泡流問題の一例として,三次元ダクト内に複数の物体を含む流れ場の気泡流解析を行い,上昇する気泡の挙動および速度ベクトルについて調べた.物体表面の濡れ性を変化させて計算を行ったところ,静的接触角の小さい(物体表面が親水性)ケースでは気泡は物体が密になっている間を通って上昇するのに対し,静的接触角の大きい(物体表面が疎水性)ケースでは物体が疎になっている空間的に広い部分を通って上昇する傾向が見られた.以上のことから,本手法の妥当性ならびに複雑流路内の二相流問題への有効性が示された.

In the 17th year of Pingcheng, the calculation method was used in the previous year, and the solution to the problem of liquid two-phase flow was analyzed. The contact angle of the wall, the contact angle of the wall, the contact angle of the contact surface, the contact angle, the contact angle and the contact angle of the wall. The contact angle is small, the contact angle is small, the wall is thick, the bubble is thick, and the contact angle is small. The calculation results of static contact angle are good, and the results of Young theory are satisfactory. The contact time of the bubble wall contact surface is changed, and the Lavi [Colloid Surface A 250 (2004) 409] is in good agreement with each other. In the second place, there is a problem with the drop on the inclined wall, and the contact angle (forward contact angle and backward contact angle) of the droplet motion is affected. The contact angles are closely related to each contact angle, and the Sikalo contact angle [Exp.Therm.Fluid Sci.29 (2005) 795] shows that the contact angle is the same as the contact angle. The tip of the droplet, the shape of the drop, the contact angle of the drop, the direction of the drop, the tip of the drop, the shape of the drop, the contact angle of the drop, the drop. The result of the experiment shows that the contact with this method is useful. Finally, there is an example of a bubble flow problem in a gap flow path, a three-dimensional complex object contains a flow bubble flow analysis line, an upstream bubble flow analysis line, an up-flow bubble flow analysis system, an example of a bubble flow problem in a gap flow path, an example of a bubble flow problem in a gap flow path, an example of a bubble flow problem in a gap flow path, an example of a bubble flow problem in a gap flow path. The calculation of the surface of the object shows that the contact angle of the object is small (the surface of the object is watery), and the contact angle of the object is small. The static contact angle is very large (the surface of the object is free of water). The temperature of the object is high and the temperature of the air space is low. The above method is appropriate to copy the two-phase flow problem in the flow path.

项目成果

Lattice Boltzmann simulation of bubble flows in a three-dimensional channel including solid bodies

包含固体的三维通道中气泡流动的格子玻尔兹曼模拟

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of the Fourteenth International Conference on Discrete Simulation of Fluid Dynamics in Complex Systems (発表予定)
• 作者: 長田孝二;Julian C.R.Hunt;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;吉野 正人(共著);Masato Yoshino(共著);吉野 正人(共著);吉野 正人(共著);吉野 正人(共著);Masato Yoshino(共著)
• 通讯作者: Masato Yoshino(共著)

多数の球を過ぎる流れ場における乱流現象の数値解析

流经多球体流场湍流现象的数值分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: 計算数理工学論文集 4
• 作者: 長田孝二;Julian C.R.Hunt;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;吉野 正人(共著);Masato Yoshino(共著);吉野 正人(共著);吉野 正人(共著);吉野 正人(共著);Masato Yoshino(共著);吉野 正人(共著);吉野 正人(共著)
• 通讯作者: 吉野 正人(共著)

Lattice Boltzmann simulation of liquid-gas flows through solid bodies in a square duct

• DOI: 10.1016/j.matcom.2006.05.018
• 发表时间: 2006-09
• 期刊: Math. Comput. Simul.
• 作者: M. Yoshino;Yusuke Mizutani

格子ボルツマン法による水平二流体の界面成長シミュレーション

使用格子玻尔兹曼方法进行水平二流体界面生长模拟

• 发表时间: 2005
• 期刊: 計算数理工学論文集 5
• 作者: 長田孝二;Julian C.R.Hunt;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;吉野 正人(共著)
• 通讯作者: 吉野 正人(共著)

格子ボルツマン法による濡れ性を考慮した物体まわりの気泡流解析

使用格子玻尔兹曼方法考虑润湿性的物体周围的气泡流分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本流体力学会 第19回数値流体力学シンポジウム講演要旨集
• 作者: 長田孝二;Julian C.R.Hunt;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;亀田孝嗣;吉野 正人(共著);Masato Yoshino(共著);吉野 正人(共著);吉野 正人(共著);吉野 正人(共著)
• 通讯作者: 吉野 正人(共著)