Improvement of gas entrainment evaluation method; Introduction of surface tension effect

ガス巻込み評価手法の改良; 表面張力効果の組込み

伊藤 啓; 江口 譲*; 文字 秀明*; 大島 宏之; 内堀 昭寛 ; Xu, Y.*

Ito, Kei; Eguchi, Yuzuru*; Monji, Hideaki*; Ohshima, Hiroyuki; Uchibori, Akihiro; Xu, Y.*

前回の会議(NTHAS5)にて提案したガス巻込み評価手法は、数値解析結果から得られる局所瞬時の値を伸長渦理論に適用することで、ガスコア長さを効率的に予測することが可能である。しかし、表面張力効果を無視しているため、ガスコア長さが過大評価されている可能性がある。本研究では、表面張力モデルの構築とガス巻込み評価手法への組込みを行い、ガスコア長さ予測精度の向上を図る。表面張力モデルの構築においては、重力,遠心力及び表面張力の力学的釣合い式を導出し、ガスコア先端形状を2次関数近似することで曲率を求め、ガスコア長さを算出する手法を導いた。改良ガス巻込み評価手法を用いて基礎実験体系におけるガスコア長さの予測を行った結果、従来手法よりも短いガスコア長さが評価され、実験結果との一致性が向上した。さらに、改良手法を用いることで、温度や表面張力係数が変化する場合の実験結果を再現することができた。

A gas entrainment (GE) evaluation method presented at the previous symposium can predict a gas core length by applying local instant values (obtained from CFD results) to the extension vortex theory. However, in the GE evaluation method, a surface tension effect was not introduced. Therefore, it is valid to consider that gas core lengths were overestimated. In this study, the prediction accuracy of gas core lengths is improved by introducing the surface tension effects into the GE evaluation method. For that purpose, the mechanical balance between gravitational, centrifugal and surface tension forces are considered. The improved method was validated by predicting the gas core lengths in basic experiments. As the results, the predicted gas core length values by the improved evaluation method gave better agreements with the experimental results than the original evaluation method.