レ-ザ蛍光法による気液界面再新渦の乱流構造の解明とそれに基づくガス吸収理論の確立

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レ-ザ蛍光法による気液界面再新渦の乱流構造の解明とそれに基づくガス吸収理論の確立

フォーマット:
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
タイトル(他言語):
Study on Turbulence Structure of Surface-Renewal Motion by using a Laser-Fluorescence and modelling of Gas-Absorption Mechanism
責任表示:
小森 悟(九州大学・工学部・助教授)
KOMORI Satoru(九州大学・工学部・助教授)
本文言語:
日本語
研究期間:
1988-1989
概要(最新報告):
本研究の目的は、気液界面(自由表面)を通して、ガスが乱流状態で流れる液相中へ移動する速度(ガス吸収速度)とその移動機構を実験的に解明し、それをモデル化することにある。 本研究で扱う気液界面は気流との間に大きな速度差を持たない、つまり、界面シア-(剪断力)が無視できるものとし、それに適合した乱流場として気液界面をもつ開水路乱流と等方性乱流の性質をもつ格子乱流とを実験室内に作り出し、その二つの乱流場で実験を行った。実験は、乱流構造、特に、気液界面近傍領域に出現する表面更新渦の発生機構を解明するため、レ-ザ・ドップラ-流速計を用いて、乱流速度変動を測定した。また、表面更新渦を抽出するため、ポイントソ-スから染料を放出し、吸光法を利用して、染料の瞬間濃度を測定した。さらに、気液界面を通しての物質移動機構を解明するため、純炭酸ガスを二つの乱流場の自由表面を通して吸収させ、その吸収速度を測定した。これらの実験により、次の点を明らかにした。 1.開水路乱流の場合、底壁面近くのバッファ-層で大スケ-ルの乱流渦がバ-スト現象により作られ、その大スケ-ル渦の90%近くが気液界面に到着して、自由表面更新渦になる。また、その渦のスケ-ルは、液深に近い大きさをもつ乱流の積分スケ-ルに相当する。 2.格子乱流の場合には、乱流格子により作られた大スケ-ルの乱流渦が表面更新渦となる。その渦スケ-ルは、格子間隔に近い大きさをもつ積分時間スケ-ルに相当する。 3.気液界面を通してのガス吸収は、これらの大スケ-ル表面更新渦により支配される。表面更新の考えに基づいて、物質移動係数K_Lをモデル化できる。 続きを見る
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