相変化を伴う気体 : 粒子系の熱対流
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概要
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液滴粒子とその蒸気および主成分の第3の気体の3種からなる混合流体(霧)について,その熱対流現象を理論および実験の両面から調べた.理論では,温度差のある二つの水平の平面壁にはさまれ,蒸気で飽和された静止層の安定性を,徴小攪乱に対する方程式を解くことによって調べた.安定特性は実効的なRayleigh数Rおよび粒子分布のこう配に比例するパンメータSによって特徴づけられ,中立曲線は熱伝導係数と気相成分の相互拡散係数との差に依存する.いわゆるBenard対流は粒子分布と相変化によって影響をうけ,安定状態から対流状態への遷移は進行波状態を通っておこなわれる.蒸気のないdusty gasのばあいも,suecial caseとしてこの取扱いに含まれる.実験では,主成分が空気で,蒸気はおもにH_2Oだが,比較のためにCH_3OH,C_2H_5OHも使われた.蒸気で飽和せれ,上下方向に温度こう配のある霧の水平層は,定常ではなく,Rayleigh数に依存してある一定の変化を示す.流体運動は,熱対流のほかに波動も存在する.H_2O蒸気のばあい,Rayleigh数が固体境界に対する臨界値1708より低いときにも,静止層が突然くずれて対流状態に移行するときがあり,理論との対応づけがおこなわれた.
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