目次 第1章 序 論 1.1 はじめに ……………………………………………………………………………… 1 1.2 乱流気流中における粒子の運動に関する既往の研究 …………………………… 4 1.2.1 自由噴流における流れの発達過程 ………………………………………… 4 1.2.2 乱流中の粒子運動のシミュレーション …………………………………… 5 (a)種々の計算モデルを用いた方法 ………………………………………… 5 (b)直接数値計算を用いた方法……………………………………………… 10 1.2.3 粒子が平板または他の粒子に接近する場合に作用する力と 粒子の衝突効率……………………………………………………………… 12 1.2.4 乱流気流中の微小粒子の凝集……………………………………………… 13 1.3 本研究の内容………………………………………………………………………… 16 第2章 円形自由噴流における流れの発達過程 2.1 緒 論……………………………………………………………………………… 20 2.2 実験装置および実験方法…………………………………………………………… 21 2.3 実験結果および考察………………………………………………………………… 23 2.3.1 Re=4200の場合……………………………………………………………… 23 2.3.2 Re=50000の場合 …………………………………………………………… 38 2.4 結 論……………………………………………………………………………… 57 第3章 スリット形噴流の3次元直接数値計算と実験による検証 (速度ベクトル線図と平均速度分布による比較) 3.1 緒 論……………………………………………………………………………… 59 3.2 計算方法……………………………………………………………………………… 60 3.3 実験装置および実験方法…………………………………………………………… 64 3.4 瞬時速度ベクトル線図の計算結果………………………………………………… 65 3.5 計算結果と実験結果の比較検討…………………………………………………… 70 3.6 結 論……………………………………………………………………………… 75 第4章 3次元固気混相乱流自由噴流のOne-way methodを用いた 直接数値計算と実験による検証 4.1 緒 論……………………………………………………………………………… 77 4.2 計算方法……………………………………………………………………………… 78 4.2.1 円形自由噴流の流れ場の直接数値計算…………………………………… 78 4.2.2 円形自由噴流中の粒子軌跡の数値計算…………………………………… 81 4.3 実験装置および実験方法…………………………………………………………… 86 4.4 計算結果と実験結果の比較検討…………………………………………………… 89 4.4.1 直接数値計算を用いた円形自由噴流の気流の流れ場の計算結果と 実験結果の比較検討(瞬時速度ベクトル線図と乱流特性値)………… 89 4.4.2 円形自由噴流中における粒子の乱流特性値の計算結果と 実験結果の比較検討………………………………………………………… 95 4.5 結 論 …………………………………………………………………………… 101 第5章 3次元固気混相乱流自由噴流のTwo-way methodを用いた直接数値計算と 実験による検証 5.1 緒 論 …………………………………………………………………………… 103 5.2 計算方法 …………………………………………………………………………… 103 5.3 実験装置および実験方法 ………………………………………………………… 109 5.4 瞬時速度ベクトル線図の計算結果 ……………………………………………… 111 5.5 固気混相噴流の気流と粒子の乱流特性値の計算結果と 実験結果の比較検討 ……………………………………………………………… 114 5.6 結 論 …………………………………………………………………………… 129 第6章 低圧気体中で平板に接近する球形粒子に作用する抗力 6.1 緒 論 …………………………………………………………………………… 131 6.2 実験装置および実験方法 ………………………………………………………… 132 6.3 実験条件 …………………………………………………………………………… 141 6.4 実験結果および考察 ……………………………………………………………… 141 6.5 結 論 …………………………………………………………………………… 151 第7章 低圧気体中で接近する2つの球形粒子間に作用する抗力 7.1 緒 論 …………………………………………………………………………… 152 7.2 実験装置および実験方法 ………………………………………………………… 152 7.3 実験条件 …………………………………………………………………………… 160 7.4 実験結果および考察 ……………………………………………………………… 160 7.5 結 論 …………………………………………………………………………… 170 第8章 空気中を沈降する粒径が異なる微粒子の衝突効率 8.1 緒 論 …………………………………………………………………………… 172 8.2 計算方法 …………………………………………………………………………… 172 8.3 計算結果および考察 ……………………………………………………………… 183 8.4 結 論 …………………………………………………………………………… 189 第9章 乱流気流中における微小粒子の凝集 9.1 緒 論 …………………………………………………………………………… 191 9.2 実験装置および実験方法 ………………………………………………………… 192 9.3 乱流凝集の数値計算方法 ………………………………………………………… 197 9.4 実験結果と計算結果の比較検討 ………………………………………………… 203 9.5 結 論 …………………………………………………………………………… 213 第10章 まとめ………………………………………………………………………………… 214 参考文献………………………………………………………………………………………… 221 記 号 表………………………………………………………………………………………… 225 謝 辞………………………………………………………………………………………… 233