極低温気液二相流の流動特性に関する研究

低温气液两相流流动特性研究

基本信息

  • 批准号:
    17J01920
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2017-04-26 至 2019-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本年度は昨年度に実施した実験結果を用いて,沸騰水素の流動特性の解明に取り組んだ.またボイド率測定手法について,昨年度に明らかとなった温度ドリフト問題の解明と,複数極板を用いたボイド率計の開発および実機適用に取り組んだ.(1)沸騰水素の流動特性の解明本研究では①ボイド率とクオリティの関係,②流動様式遷移特性,③沸騰熱伝達特性の解明とモデル構築に取り組んだ.①については,既存モデルとの比較から沸騰水素に適用が可能なモデルを導出した.これらのモデルを用いて熱平衡クオリティからボイド率へ換算した結果を計測したボイド率との差で評価し,約4.0%の差で相互に換算可能であることを示した.②については気泡流と間欠流,間欠流と環状流の遷移条件について,それぞれ気泡流が存在しうる条件を気泡にかかる剪断力と浮力のバランスから,環状流が存在しうる条件を液滴にかかる気流からの抗力と重力のバランスから導出した.新たに提案するモデルを用いて,今回取得した実験点の約97%で実験値と予測値が一致することを示した.③については,流体と伝熱面の材質を考慮した飽和核沸騰熱伝達率の推算モデルと,液単相から飽和核沸騰領域までを滑らかに結ぶサブクール沸騰熱伝達率の推算モデルを構築した.これらのモデルを用いて,沸騰水素の熱伝達率を中心値-3.8%,標準偏差23%で予測可能であることを示した.(2)静電容量型ボイド率計の開発昨年度の実験結果から,センサー温度の変化に伴い,実際のボイド率変動によらずに出力値が変動する温度ドリフトが生ずることが明らかとなった.本問題についてセンサー構成部品の機械的物性と電気的物性の温度依存性をそれぞれ評価し,温度ドリフト問題の低減に取り組んだ.また,これまでの研究成果を発展させて,複数極板を用いた静電容量型ボイド率を開発し,基幹ロケット用エンジンの地上燃焼試験に適用し,その有用性を実証した.
This year, compared with the previous year, the results of the implementation were used to analyze the flow characteristics of boiling water elements. The method of measuring the temperature of the electrode plate is used to solve the problem of temperature measurement in the past year. The development of the electrode plate is used to determine the temperature measurement method. (1)The study on the flow characteristics of boiling water is divided into three parts: ① the relationship between the flow rate and the flow rate, ② the characteristics of flow mode transfer, ③ the analysis of the flow characteristics of boiling heat transfer and the structure of flow mode transfer. (1) In addition, the existing problem is compared with the existing problem, and the boiling water element is applicable to the possible problem. The difference between the measured and measured rates is estimated to be about 4.0%. The difference between the measured and measured rates is estimated to be about 4.0%. 2. Bubble flow, underflow, annular flow and migration conditions. Bubble flow exists. Shear force, buoyancy force and annular flow exist. Droplet flow exists. Resistance force and gravity force are derived. The new proposal was made in accordance with 97% of the estimated value. 3. The calculation of saturated nucleate boiling heat transfer rate considering the material of fluid and heat transfer surface. The heat transfer rate of boiling water element is-3.8%, and the standard deviation is 23%. (2)The development of electrostatic capacitance meter in the past year results in the change of temperature, the actual change of voltage ratio, the change of output value, the change of temperature. The mechanical properties and temperature dependence of electrical properties of the components of this problem are evaluated, and the problem of temperature reduction is selected. The research results of this paper are developed, and the electrostatic capacity of multiple electrode plates is developed, and the applicability of the above-ground combustion test of the base plate is proved.

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Investigation of Flow Boiling Phenomena for Hydrogen in a Horizontal Tube.
水平管中氢气流动沸腾现象的研究。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sakamoto;Y.;Sato;T.;Kobayashi;H.;Kinefuchi;K.;Sugimori;D.;Higashi;K. and Nagao;N;Sakamoto Yuki
  • 通讯作者:
    Sakamoto Yuki
Void fraction measurement in cryogenic flows. Part II: Void fraction capacitive sensor performances in chilldown experiments
低温流中的空隙率测量。
  • DOI:
    10.1016/j.cryogenics.2018.10.002
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Sakamoto Yuki;Peveroni Laura;Kobayashi Hiroaki;Sato Tetsuya;Steelant Johan;Buchlin Jean-Marie
  • 通讯作者:
    Buchlin Jean-Marie
極低温流体用静電容量型ボイド率計の開発
低温流体电容式空隙率计的研制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sakamoto;Y.;Sato;T.;Kobayashi;H.;Kinefuchi;K.;Sugimori;D.;Higashi;K. and Nagao;N;Sakamoto Yuki;Sakamoto Yuki;Sakamoto Yuki;坂本勇樹
  • 通讯作者:
    坂本勇樹
Development of a Capacitive Void Fraction Sensor to Mount on a Space Propulsion System for a Ground Firing Test.
开发安装在空间推进系统上进行地面发射测试的电容式空隙率传感器。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sakamoto;Y.;Sato;T.;Kobayashi;H.;Kinefuchi;K.;Sugimori;D.;Higashi;K. and Nagao;N;Sakamoto Yuki;Sakamoto Yuki
  • 通讯作者:
    Sakamoto Yuki
Thermal fluid characteristics of boiling hydrogen in a horizontal circular pipe flow
水平圆管流动中沸腾氢气的热流体特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sakamoto;Y.;Kobayashi;H.;Naruo;Y.;Takesaki;Y.;Tane;S.;Minote;K.;Nakajima;Y.;Furuichi;A.;Tsujimura;H;Kabayama;K. and Sato;T.
  • 通讯作者:
    T.
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  • 通讯作者:
    大門 優

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    2022
  • 资助金额:
    $ 1.22万
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    Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
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