マイクロバブル溶解に対する乱流影響に関する研究
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概要
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Gas dissolution processes of microbubbles in a turbulent flow are numerically and experimentally investigated. In particular, the enhancement of the mass transfer rate is discussed with paying attention to the strain. The transport of the dissolved gas in axisymmetric shear flows is numerically solved using a finite difference technique and the Sherwood number, corresponding to an indicator of the mass transfer rate, is determined for various Schmidt numbers Sc and shear Reynolds numbers Res. The simulation results indicate that the Sherwood number in the shear flow is proportional to Sc^<1/3>Res^<1/2>, which is analogous to the correlation in the uniform flow. Optical measurements are performed for the fully developed round-jet flow with microbubbles. The typical bubble diameter is less than 100μm. Time-series of the velocity field is obtained using the Particle Imaging Velocimetry-Laser Induced Fluorescence (PIV-LIF) technique with a time resolution comparable to the Kolmogorov's time scale. The bubble diameter is measured using the Interferometric Laser Imaging (ILI). The mass transfer rate is statistically estimated from the cumulative distribution of the bubble diameter changing in the downstream. The experimental results reveal that the turbulence shear considerably enhances the gas dissolution and the estimated contribution of the turbulence to the mass transfer rate is consistent with the prediction using the correlation formula obtained through the numerical simulation.
- 独立行政法人 海上技術安全研究所の論文
- 2006-09-19
著者
-
亀田 正治
東京農工大学工学府
-
川島 久宜
群馬大学大学院工学研究科
-
児玉 良明
(独)海上技術安全研究所流体設計系CFD研究開発センター
-
児玉 良明
知的乱流制御研究センター
-
児玉 良明
海技研
-
菱田 公一
慶應義塾大学理工学部
-
菱田 公一
慶応大学
-
藤原 暁子
筑波大学大学院システム情報工学研究科
-
藤原 暁子
東京大学
-
杉山 和靖
知的乱流制御研究センター
-
川島 久宜
知的乱流制御研究センター
-
羽田 智信
東京農工大学
-
亀田 正治
航空宇宙技術研究所 風洞技術開発センター
-
菱田 公一
慶應義塾大学 理工学部
-
羽田 智信
東京農工大
-
亀田 正治
東京農工大学 工学部 機械システム工学科
-
亀田 正治
東京農工大学
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