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論文

Analytical study of volumetric scroll pump for liquid hydrogen circulating system

Kritmaitree, P.; 秋山 光庸*; 日野 竜太郎; 神永 雅紀; 寺田 敦彦*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(1), p.101 - 107, 2002/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.33(Nuclear Science & Technology)

大強度陽子加速器計画では、物質・生命科学実験施設の中性子源に用いる冷減速材システムの設計を進めており、システムの合理化のために液体水素を循環させる体積型スクロールポンプの開発が急務となっている。スクロールポンプは、原理的に高効率,低騒音低振動,高信頼性が期待できるため、冷媒圧縮機などとして実用化され、運動性能の向上を目的に広く研究開発が進められている。本報では、液体水素への適用性を調べるため、ポンプ内の流れ場について低レイノルズ数型k-$$varepsilon$$乱流モデルを用い数値解析を実施し、歯形の並進回転運動に伴う圧力変動を移動境界アプローチにて検証した。その結果、円滑な吐き出し流動を実現できる見通しを得た。

論文

Prediction of flow patterns and pressure distributions in suction process of volumetric scroll pump

Kritmaitree, P.*; 秋山 光庸*; 日野 竜太郎; 神永 雅紀; 寺田 敦彦*

Journal of Nuclear Science and Technology, 37(11), p.996 - 998, 2000/11

冷減速材システムの構築にあたっては、気体、気液二相流、液体と変化する水素を適切に流動させることが要件である。とくに、運転容易性を確保するには、水素の相状態にかかわらず流量制御の可能な体積型ポンプの適用が不可欠である。そこで、コンプレッサーに用いられているスクロール方式に着目し、液体ポンプとしての適用可能性を解析評価した。第一段階として、物性値の明らかな水流動条件下でスクロール形状を液体用にモデル化し、低レイノルズ数乱流モデルを適用して解析を行い、回転角度に対して滑らかな吸込み容積の変化を示すこと、ポンプ内部には入口圧力よりも100Pa程度低下する負圧領域を生じるもののキャビテーション発生までには至らないことなどを明らかにし、液体ポンプとして適用可能なことがわかった。

論文

サーモクロミック物質の温度変化に伴う光学的特性の測定

久保 真治; 秋野 詔夫; 秋山 光庸*; 杉山 均*

熱物性, 11(2), p.39 - 45, 1997/00

温度と共に色を変化させる「サーモクロミック物質」について、物質の温度とその色光の相関を定量的に測定した。試料温度のコントロールと色光の測定が、同時に可能な実験装置を製作した。色光の定量化に分光測定器を用いた。測定した試料は3種類で、温度と共に発光強度が変化する有機系蛍光体、金属錯体溶液、および、典型的なサーモクロミック物質であるカイラルネマチック液晶である。その結果、それぞれの試料において、試料の温度とその分光分布曲線の関係は特徴的に変化した。更に、測定した分光特性から、それぞれの試料の変色を定量的に表現しうる変色パラメータを定めた。これによって、試料の変色を温度と変色パラメータの相関として整理した。今回用いた試料は、温度と変色パラメータの間に明確な相関があり、これらの物質を応用した温度測定法が開発可能なことが示唆された。

論文

感温変色性溶液の特性の測定

久保 真治; 秋野 詔夫; 秋山 光庸*; 杉山 均*

可視化情報学会誌, 15(SUPPL.1), p.63 - 66, 1995/07

熱流動現象の研究には、温度分布などの可視化が有効であるが、流体中の温度場を可視化する方法は少なく、シュリーレーン法などの工学的方法と液晶混濁法が実用化されているのみである。本研究は、温度による物質の色彩の変化(サーモクロミズム)を応用した新しい流体中の温度場の可視化方法を検索することを目的として、金属錯体溶液、アルカリ性溶液とpH指示薬を組み合わせた溶液について、サーモクロミック物質の工学的性質と温度の関係を明らかにした。(1)今回測定に用いた感温変色性溶液の色スペクトルは、温度変化とともに変化しており、変化の仕方は資料によって違っていた。(2)今回の結果から、本資料を用いた溶液でも同様な可視化法が可能と思われる。

論文

蛍光による温度測定法

久保 真治; 秋野 詔夫; 秋山 光庸*; 杉山 均*

第31回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 0, p.373 - 375, 1994/05

蛍光の残光が温度に依存することを用いた温度分布測定法を開発した。この方法は温度センサたる蛍光体を温度測定する面に塗布し、キセノンフラッシュで励起する。この後に発する蛍光残光の減衰をモノクロCCDテレビカメラで撮影し、その画像から温度を求めるというものである。本測定法開発のためにまず、温度を変化させて蛍光体の定常連続発光を分光計にて調べた。そして、蛍光の残光減衰の温度による変化をテレビカメラにより測定したところ画像の明るさと温度の関係はほぼリニアであった。さらに黄銅製プレートに蛍光体を塗り付けて、プレートの両端に常温で約30$$^{circ}$$Cの温度差をつけて本温度測定法を試みた。その結果、プレートにつけた温度勾配に垂直な等温線を得ることができ、また熱電対で測定したプレートの温度勾配と本方法で得られた温度勾配はほぼ一致していた。従って本温度測定法は伝熱研究に有効に応用できると考えられる。

論文

境界適合座標系による曲がり円管内層流の数値解析

功刀 資彰; 横川 三津夫; 住吉 誠*; 秋山 光庸*; 中西 純一*

日本機械学会論文集,B, 55(518), p.3011 - 3018, 1989/10

本報告は、曲がり円管内流れの解析で通常使われている流れ方向の放物型近似を行わず、境界適合座標系で記述した非定常三次元Navier-Stokes方程式を直接数値積分して得られた結果をまとめたものである。非圧縮性粘性流れを対象として管曲がり角度$$Omega$$=180゜で曲率半径比Rc/a=9と2、$$Omega$$=90゜の場合でRc/a=2を取り扱った。流れはRe=1000の層流で、曲がり円管の上流側に取付けた直管の入口部に2種類(ポアズイユ流,一様流)の流入速度分布を与えた。直管入口での速度分布の曲がり円管入口助走区間における影響を曲率半径比及び曲がり角度をパラメータとして検討した。解析の結果、速度分布及び内外壁面せん断応力の交差点について実験結果とほぼ完全に一致し、本解析法の妥当性が検証された。

論文

両端に直管を接続した180゜曲がり円管内層流の数値解析

功刀 資彰; 横川 三津夫; 住吉 誠*; 秋山 光庸*; 中西 純一*

第2回数値流体力学シンポジウム講演論文集, p.563 - 566, 1988/00

出入口に直管を取付けた180゜曲がり円管内流れを境界適合座標系で記述した非定常三次元Navier-Stokes方程式を用いて解析した結果、解析結果は実験値とほぼ一致し、本計算の妥当性が確認された。また、直管入口での流入速度分布の影響は曲がり円管入口から約11a(aは管半径)程度まで及ぶこと、および内外壁面せん断応力の交差点は曲がり円管入口から約1.8aにあることがわかった。また、流跡線を求め、管入口から出口に至る液体の挙動を可視化した。その結果、トレーサ粒子の挙動は通常考えられている断面内二次流れに乗った軌跡と異なった複雑なパターンを示し、「流れの可視化」についての新しい問題点が指摘された。

論文

境界適合座標系による曲がり円管内流れの数値解析

功刀 資彰; 横川 三津夫; 秋山 光庸*; 中西 純一*

流れ可視化, 8(30), p.201 - 204, 1988/00

最近のコンピュータの発達に伴い、曲がり円管内の流れのように座標系や方程式系の取り扱いが複雑な場のシミュレーションが可能となってきた。本報告は、曲がり円管内流れで通常使われている流れ方向の放物型近似を行わず、境界適合座標系で記述した三次元楕円型ナビエ・ストークス方程式を直接数値積分する手法で解析した結果の一部をまとめたものである。

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