剪断力の働く気液界面を通しての物質と熱の輸送機構の流体力学的解明と相似性の検討

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剪断力の働く気液界面を通しての物質と熱の輸送機構の流体力学的解明と相似性の検討

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):
Fluid Mechanical Studies on Heat and Mass Transfer Mechanism across the Sheared Air-Water Interface
責任表示:
小森 悟(京都大学・工学研究科・教授)
KOMORI Satoru(京都大学・工学研究科・教授)
本文言語:
日本語
研究期間:
1997-1998
概要(最新報告):
本研究は強いウインドシアーによる風波の崩壊を伴うせん断力の働く気液界面を通しての熱と物質の移動機構を明らかにすること、および、熱と物質の移動速度の間に成り立つ相似性について検討することを目的とした。具体的には、炭酸ガスと熱の移動速度を炭酸ガスの放散および熱の蒸発実験を風波水槽で行うことにより測定した。さらに、風波の崩壊に伴い発生する液滴および温度成層が物質移動に如何なる効果を与えるかを検討するため基礎的な室内実験および数値計算を行った。 本研究から得られた主な成果は次のとおりである。 (1) 二酸化炭素の移動速度の風速に対する変化は、多大の誤差を含んだ従来の測定結果とは全く異なっており、その変化は表面更新渦と微量の界面活性物質の効果を考慮することにより説明される。 (2) せん断力の働く気液界面を通しての熱と物質の移動速度の間の相似性は微量の界面活性物質の効果が波の激しい崩壊によりかき消される高風速域では成立するが、波の崩壊のない低風速域では成立しない。界面活性物質が熱移動に及ぼす減衰効果は物質移動に及ぼす効果よりも大きい。 (3) 高粒子レイノルズ数をもつ球形粒子に対する揚力と抗力の挙動は従来のモデルによる評価値とはかなり異なる。風波の崩壊に伴う液滴の運動を予測するためには液滴に働く揚力、抗力を正確に評価することが必要であるが、この評価法を提案した。 (4) 安定温度成層流中でのアクティブなスカラーである熱とパッシブなスカラーである物質と乱流拡散係数の間には、大きな違いがあり、従来のモデルのようにアクティブなスカラーである熱とパッシブなスカラーである物質の乱流拡散係数を同じとするとプルームの乱流拡散予測などにおいては大きな誤差が発生することになる。 続きを見る
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