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論文

Droplet generation during spray impact onto a downward-facing solid surface

Zhan, Y.*; Sun, G.*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝

Experimental Thermal and Fluid Science, 126, p.110402_1 - 110402_8, 2021/08

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Thermodynamics)

Experiments were conducted to explore the droplet generation process when an ascending liquid spray impacts on a downward-facing solid surface. The droplets generated in the present experiments were classified into the two types: one is the splashing droplets generated by the impacts of droplets in spray and the other is the falling droplets produced from a liquid film formed on the solid surface. The falling droplets were further classified to the first falling droplets and the satellite droplets. It was found that the ratio of the splashing droplets increases with an increase in the impact Weber number. The size of the splashing droplets was in the same order with the impacting droplets in spray. On the other hand, the size of the falling droplets was inversely proportional to their order. Using the experimental data, dimensionless correlations were developed for the rates and sizes of the splashing and falling droplets.

論文

Experimental study on secondary droplets produced during liquid jet impingement onto a horizon solid surface

Zhan, Y.*; 桑田 裕介*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝

Experimental Thermal and Fluid Science, 120, p.110249_1 - 110249_12, 2021/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:75.93(Thermodynamics)

Experiments were preformed to measure the mass and size of secondary droplets splashed during liquid jet impingement onto a horizontal solid surface. To explore the effects of liquid hydraulic properties, pure water, two aqueous solutions of glycerin, and two aqueous solutions of ethanol were used as the test solutions. Using the experimental data accumulated in this work, dimensionless correlation was developed for the splash ratio. Here, it was assumed that the mass of secondary droplets splashed per impact can be expressed as a function of the impact Weber number and the Ohnesorge number. The correlations for the Sauter mean diameter and the size distribution of secondary droplets were also proposed. It was shown that the size distribution of the secondary droplets can be fitted with the log-normal distribution. Two parameters determining the log-normal distribution profile were correlated by the impact Weber number.

論文

Effects of surface tension and viscosity on liquid jet breakup

Zhan, Y.*; 桑田 裕介*; 丸山 清嵩*; 大川 富雄*; 榎木 光治*; 青柳 光裕; 高田 孝

Experimental Thermal and Fluid Science, 112, p.109953_1 - 109953_8, 2020/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.53(Thermodynamics)

The breakup process of liquid jet was explored through visualization to develop a prediction model for liquid splash. Water, ethanol aqueous solution, and glycerin aqueous solution were used as the test liquids to explore the effects of surface tension and viscosity. Since the droplets were produced due to jet breakup, the impact frequency was zero just downstream of the nozzle and increased asymptotically with an increase in the distance from the nozzle. Thus, auxiliary correlations were developed for the minimum breakup length where the jet breakup is initiated, the maximum breakup length where the jet breakup is completed, the mean droplet size and the impact frequency. It was demonstrated that the impact frequencies calculated by the proposed model agree with the experimental data fairly well. For the application to coolant leakage in sodium-cooled fast reactors, a simple method to ensure conservative estimation of the impact frequency was also proposed.

論文

Droplet generation during liquid jet impingement onto a horizontal plate

Zhan, Y.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝

Experimental Thermal and Fluid Science, 98, p.86 - 94, 2018/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.81(Thermodynamics)

In sodium-cooled fast reactors, liquid sodium leakage may lead to fire accident. In the case that the liquid sodium is discharged as a liquid jet, a number of droplets are produced during liquid jet impingement on the structures. In the present work, a liquid jet was emanated vertically downward from a circular nozzle hole onto a horizontal disk to measure the total amount and the maximum size of splashed droplets. It was found that a significant amount of liquid was splashed when the liquid jet impinged as a broken jet. Thus, a prediction method was first developed for the impact frequency of the primary droplets produced due to the jet breakup. It was then shown that a phenomenological model using the impact frequency and the impact Weber number as the important variables can predict the splashing rate well. It was also indicated that the size of the maximum splashed droplets was fairly proportional to the size of primary droplets.

論文

A Study on splashing during liquid jet impingement onto a horizontal plate

桑田 裕介*; Zhan, Y.*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝

Proceedings of 12th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal-Hydraulics, Operation and Safety (NUTHOS-12) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2018/10

ナトリウム冷却高速炉の冷却材が漏洩した場合の熱影響解析精度向上に向けて、ノズルより鉛直下向きに液体を噴射し、水平固体面に衝突した場合の粘度を考慮した飛散液滴量相関式について検討した。

論文

Splash during liquid jet impingement onto a horizontal plate

Zhan, Y.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 大野 修司; 青柳 光裕; 高田 孝

Proceedings of 25th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-25) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/07

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴量を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では基礎実験として、下向きの水噴流を水平板に衝突させ、その際の液滴化率を計測した。計測の結果として液滴飛散率は、ウェーバー数と無次元衝突頻度の関数として定式化できることが示された。

論文

Production of droplets during liquid jet impingement onto a flat plate

Yi, Z.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 大野 修司; 青柳 光裕; 高田 孝

Proceedings of 10th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-10) (USB Flash Drive), 7 Pages, 2016/11

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴量を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では基礎実験として、下向きの水噴流を水平板に衝突させ、その際の液滴化率を計測した。計測の結果として液滴飛散率は、ウェーバー数とストローハル数、オーネゾルゲ数の関数として定式化できることが示された。

論文

Experimental study on splashing during liquid jet impingement onto a liquid film

Yi, Z.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 大野 修司; 青柳 光裕

Proceedings of 24th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-24) (DVD-ROM), 7 Pages, 2016/06

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴量を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では基礎実験として、下向きの水噴流を水平板に衝突させ、その際の液滴化率を計測した。計測の結果として液滴飛散率は、ウェーバー数とストローハル数の関数として定式化できることが示された。

口頭

液噴流・液膜衝突時の液滴生成に関する研究

大箭 直輝*; 大川 富雄*; 大野 修司; 青柳 光裕

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴径を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では液滴生成メカニズムを解明するための基礎試験を水を用いて行った。流速, ノズル口径, 高さを変えた噴流を平板に衝突させた。高速度カメラを用いた観察および生成液滴量と最大液滴径の計測を行った。観察された噴流形状は、液滴状の噴流であるdropモード、ほぼ真っ直ぐな噴流であるjetモード、乱れてくびれが生じるlumpモードの3つのモードに分類された。生成液滴量および最大液滴径はともに、jet, drop, lumpの順で増加することが確認された。

口頭

液面衝突噴流の液滴生成に関する研究

大箭 直輝*; 大川 富雄*; 榎木 光治*; 大野 修司; 青柳 光裕

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴径を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では液滴生成メカニズムを解明するための基礎試験を水を用いて行った。流速,ノズル口径,高さを変えた噴流を平板に衝突させた。高速度カメラを用いた観察および生成液滴量と最大液滴径の計測を行った。観察された噴流形状は、液滴状の噴流であるdropモード、ほぼ真っ直ぐな噴流であるjetモード、乱れてくびれが生じるlumpモードの3つのモードに分類された。液滴生成量が衝撃を伴う噴流衝突の周波数との間に強い相関があることや、最大液滴径がdrop, lumpモードで大きいことを確認した。

口頭

Splashing during liquid jet impact onto a horizontal wall

大川 富雄*; 大箭 直輝*; Yi, Z.*; 榎木 光治*; 大野 修司; 青柳 光裕

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい・燃焼時の熱影響を適切な信頼性確保しつつ解析評価するためには、漏えいNaの液滴量を物理的な観点から合理的に設定することが重要である。本研究では基礎実験として、下向きの水噴流を水平板に衝突させ、その際の液滴化率を計測した。水噴流が衝突地点において連続的である場合には、液滴化率はほぼゼロであった。しかし衝突地点において水噴流が途切れて液玉状になっている場合には、噴流速度の増加に伴い液滴化率が飛躍的に増加した。したがって、液噴流の落下距離が噴流崩壊長さよりも大きい場合には、噴流流量で規格化した無次元液滴化率は、衝突する液玉の修正ウェーバー数の関数として表現できると考えられる。線形安定性理論に基づき、液噴流衝突時の液滴化率を評価する半経験的手法を提案した。

口頭

液体噴流の液面衝突に関する研究

大箭 直輝*; 大川 富雄*; 榎木 光治*; 大野 修司; 青柳 光裕

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉においてNa漏えい時における、燃焼解析手法の高度化に向けて、鉛直下方に噴出する液体噴流が水平平板へ衝突する際の液滴飛散のメカニズム及び飛散率の見積もり法について検討した。

口頭

液体噴流の固体面衝突時における液滴生成に関する研究

大箭 直輝*; Zhan, Y.*; 大川 富雄*; 榎木 光治*; 青柳 光裕; 大野 修司; 高田 孝

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい時の燃焼解析手法の高度化に向け、鉛直下方へ噴出させた液体噴流が水平固体面へ衝突する際の、液滴生成メカニズムおよび飛散液滴量相関式について検討した。

口頭

液体噴流の固体面衝突時における飛散液滴に関する研究

Zhan, Y.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 大野 修司; 高田 孝

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい時の燃焼解析手法の高度化に向け、鉛直下方へ噴出させた液体噴流が水平固体面へ衝突する際の、液滴生成メカニズムおよび飛散液滴量相関式について検討した。

口頭

液噴流衝突時における飛散現象に関する研究

Zhan, Y.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 大野 修司; 高田 孝

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉における冷却材漏えい時の燃焼解析手法の高度化に向け、鉛直下方へ噴出させた液体噴流が水平固体面へ衝突する際の、液滴生成メカニズムおよび飛散液滴量相関式について検討した。

口頭

液噴流の固体面衝突現象に及ぼす粘度影響

桑田 裕介*; Zhan, Y.*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉の冷却材が漏洩した場合の熱影響解析精度向上に向けて、ノズルより鉛直下向きに液体を噴射し、水平固体面に衝突した場合の粘度を考慮した飛散液滴量相関式について検討した。

口頭

分裂した液噴流の固体面衝突時における飛散液滴に関する研究

Zhan, Y.*; 大箭 直輝*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 大野 修司; 高田 孝

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい時の燃焼解析手法の高度化に向け、分裂した液噴流が固体面へ衝突する際の、液滴生成メカニズムおよび飛散液滴量相関式について検討した。

口頭

液噴流の固体面衝突時における二次液滴に関する研究

Zhan, Y.*; 桑田 裕介*; 丸山 清嵩*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい時の燃焼解析手法の高度化に向け、鉛直下方へ噴出させた液体噴流が水平固体面へ衝突する際の、二次液滴径について検討した。

口頭

上向き噴流の天井面衝突時における液滴生成に関す研究

Zhan, Y.*; 丸山 清嵩*; 桑田 裕介*; 榎木 光治*; 大川 富雄*; 青柳 光裕; 高田 孝

no journal, , 

ナトリウム(Na)冷却高速炉におけるNa漏えい時の燃焼解析手法の高度化に向け、上向き噴出させた液体が水平固体面へ衝突する際の落下液滴について、実験的検討を実施した。

口頭

上向き噴霧流の固体面衝突時における液滴生成に関する研究

Zhan, Y.*; Sun, G.*; 大川 富雄*; 榎木 光治*; 青柳 光裕; 高田 孝

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉における冷却材漏洩時の燃焼解析手法の高度化に向け、上向きに噴出させた液体が水平固体面に衝突する際に発生する二次液滴について実験的に検討した。

口頭

長円形ノズルから流出する液噴流の流動様式と分裂挙動に関する研究

Sun, G.*; Zhan, Y.*; 大川 富雄*; 高田 孝; 青柳 光裕

no journal, , 

ナトリウム冷却高速炉における冷却材漏えい・燃焼事象解析では、漏えい液が床等に衝突した際に生じる飛散液滴の総量やサイズの把握が重要となる。本研究では、円形ノズルを用いて行われた先行研究を参照しつつ、ノズル形状が液噴流の分裂に及ぼす影響の調査として、長円形ノズルを用いて実験を実施した。実験結果に基づき、噴流の流動様式を3つに分類し、各々の流動様式における最小分裂長さL1の相関式を開発するためのデータを取得した。

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