マイクロバブルを含む波動テイラー渦流れのPIV/CFD融合解析

抄録

流れ場中に存在するマイクロバブル群が気泡径よりも大きな流動構造に与える影響を調査するために，同軸回転二重円筒間に形成されるテイラー・クエット流れの三次元流動状態を調査した．実験と直接数値シミュレーションから得られるそれぞれの速度場を併用した解析手法，ハイブリッドシミュレーション（Suzuki, et al., Exp. Fluids, 2009）を応用し，非定常三次元速度ベクトル場の再構成を行った．実験で得られたテイラー渦の渦管断面における速度成分に加え，ナビエ・ストークス方程式，連続の式を用い，波動テイラー渦が変調振動する様子，ならびに，マイクロバブルの添加により変調波動強度が減少する様子を再現した．再構成された速度ベクトル場から，エネルギー散逸率の空間平均値，ならびに，せん断応力の軸方向平均値がマイクロバブルの添加により低下することを示した．