磁場下における二相流の定量的把握

磁场下两相流的定量理解

• 批准号: 18760130
• 负责人: 田川 俊夫
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760130/
• 关键词: 磁場; 自由表面; 界面張力; 数値シミュレーション; 二相流

磁場下における二相流や自由液面流れというのは,鉄鋼業や原子力工業に関連して実際に見られる現象であり,その基本的な流動メカニズムの定量的な把握が急務とされている。対象となる液相の流体は主として液体金属であり,常圧の空気と接する場合には大きな密度比になる。気液二相流の数値解析の難しさは,この密度比に因るところが大きく,また気相・液相の各々の質量バランス保持しながら時間発展させて解析することは困難であることが多い。さらに,気液界面に働く張力を考慮する必要があり,また磁場印加に起因する電磁力や磁化力が流体自身に作用するので,さらなる複雑さを伴う。当初の研究実施計画では,高密度比計算の可能性,界面のぼやけの低減,体積保存性の確保,磁石を用いた実験,固体壁の濡れ性の検討,温度依存性の考慮を掲げたが,そのうちほぼ達成されたのは,固定メッシュを用いた高密度比計算であり,1000程度までなら可能である。界面のぼやけの低減,体積保存性の確保,固体壁の濡れ性については,数学モデルの構築が非常に難しく,未だ成功していない。また温度依存性を含む二相系問題は,界面に対して接線方向にも力が働くのでマランゴニ対流を含むいっそう複雑な問題であり,これも未解決である。研究成果として公表したのは,雑誌論文1件,学会発表8件である(その他,投稿済みの論文や投稿予定の論文原稿もある)。その成果内容は,一様磁場印加下においての,液体金属中を上昇する単一気泡,回転円筒容器内の自由表面流れ,テーラー・クエット流れ,液滴の振動,ダムブレーク問題などである。研究課題名にあるように,定量的把握のために,支配方程式を無次元化し得られる幾つかの無次元数をパラメータとして解析を行い,理論値や実験値との比較も一部では検討し,定量的な一致を確かめている。

Magnetic field に お け る two-phase flow や free surface flow れ と い う の は, iron objects steel や atomic force industrial に masato even し て be interstate に see ら れ る phenomenon で あ り, そ の basic flow な メ カ ニ ズ ム の quantitative な grasps が because と さ れ て い る. Like と seaborne な る liquid の fluid は と し て liquid metal で あ り, often 圧 の empty 気 と meet す る occasions に は big き な density than に な る. の 気 liquid two phase flow in the numerical analytical の difficult し さ は, こ の density than に for る と こ ろ が big き く, ま た 気 phase, liquid phase の each 々 の quality バ ラ ン ス keep し な が ら time 発 exhibition さ せ て parsing す る こ と は difficult で あ る こ と が い more. さ ら に 気 liquid interface に 働 く tension を consider す る necessary が あ り, ま Inca に た magnetic field causes す る electromagnetism や magnetizing force が fluid itself に す る の で, さ ら な る complex 雑 さ を う. の original research be applied plan で は, high density than computing の possibility, interface の ぼ や け の is low, save sex の ensure volume, magnet を with い た be 験, solid wall の れ sex speech &drama の 検 beg, temperature dependency の consider を first white jasmines げ た が, そ の う ち ほ ぼ reached さ れ た の は, fixed メ ッ シ ュ を with い た high density than calculation で あ り, 1000 degree ま で な ら Perhaps である. Interface の ぼ や け の is low, save sex の ensure volume, the solid wall の れ sex speech &drama に つ い て は, mathematics モ デ ル の build が very に difficult し く, not だ successful し て い な い. Contains ま た temperature dependency を む は two-phase system problem, interface に し seaborne て wiring direction に も force が 働 く の で マ ラ ン ゴ ニ flow seaborne を containing む い っ そ う complex 雑 な problem で あ り, こ れ も unresolved で あ る. Research results と し て male table し た の は, 雑 paper 1 piece, learn 発 table 8 pieces of で あ る (そ の him, contribute 済 み dissertation や contribute to settle の の manuscript も あ る). Content は そ の achievements, the others in the magnetic field under the Inca に お い て の, liquid metal を rise す る 単 気 bubble, back to the planning has drifted back towards ¥ cylinder container の free surface flow れ, テ ー ラ ー · ク エ ッ れ ト flow, droplet の vibration, ダ ム ブ レ ー ク problem な ど で あ る. Research topic name に あ る よ う に, quantitative grasp の た め に, govern equations を no dimensional change し ら れ る several つ か の no dimensional number を パ ラ メ ー タ と し て parsing を い, theory numerical や be 験 numerical と の is も a で は 検 for し, quantitative な consistent を か indeed め て い る.

项目成果

一様磁場下における導電性流体中を上昇する単一気泡の数値実験

均匀磁场下导电流体中单个气泡上升的数值实验

• 发表时间: 2007
• 作者: 柴崎 陽介;田川 俊夫
• 通讯作者: 田川 俊夫

機械工学便覧 基礎編α6 計算力学 11.3節

机械工程手册基础版α6计算力学第11.3节

• 发表时间: 2007
• 作者: 尾添 紘之;田川 俊夫
• 通讯作者: 田川 俊夫

Numerica study of the magnetohydrodynamic flows driven by surface tension,rotation and buoyancy

表面张力、旋转和浮力驱动的磁流体动力流的数值研究

• 发表时间: 2007
• 作者: Hiroshi Maekawa;Daisuke Watanabe;Hajime Takami & Kougen Ozaki;Toshio Tagawa
• 通讯作者: Toshio Tagawa

Magnetohydrodynamics : Historical Evolution and Trends (Fluids Mechanics and Its Applications)

磁流体动力学：历史演变和趋势（流体力学及其应用）

• 发表时间: 2007
• 作者: Molokov;S.;Moreau;R.;Moffatt;H.K.(Eds.)
• 通讯作者: H.K.(Eds.)

電磁浮遊炉を用いた液滴振動法によるAg 融体の表面張力測定

电磁悬浮炉液滴振动法测量银熔体表面张力

• 发表时间: 2008
• 作者: 諸星 圭祐;小澤 俊平;田川 俊夫;日比谷 孟俊
• 通讯作者: 日比谷 孟俊