Effect of experimental conditions on gas core length and downward velocity of free surface vortex in cylindrical vessel

円筒体系での自由液面渦のガスコア長さと下降流速に与える実験条件の影響

文字 秀明*; 篠崎 達也*; 上出 英樹 ; 堺 公明

Monji, Hideaki*; Shinozaki, Tatsuya*; Kamide, Hideki; Sakai, Takaaki

円筒体系での自由表面渦の特性について研究を行った。渦の重要な特性の一つはガスコア長さであり、ガス巻込み現象の評価における重要なパラメータとなっている。しかし、この長さは実験条件により容易に変化する特性を有する。本実験では、水温,液位,表面張力がガスコア長さに与える影響を把握した。流速分布をPIVにより測定し、下降流速の勾配についても評価した。ガス巻込み評価に用いられる渦モデルであるBurgersモデルは高液位,高流速条件で実験とよく一致することがわかった。

This paper deals with characteristics of surface vortex in a cylindrical vessel. One of the characteristics is a gas core length which is important to estimate the onset condition of the gas entrainment but influenced easily by the experimental condition. In the experiment using water, the effects of the water temperature, water level and the surface tension on the gas core length were investigated. The onset condition of the gas entrainment is sometimes estimated by using the Burgers vortex model but the real flow in the vessel is different from the model. The velocity fields were measured by PIV and the velocity gradient of the downward flow was discussed. The proper flow conditions for the Burgers vortex model are a high water level and a high flow rate.