乱流場における擬似介在物衝突挙動の可視化とその理論的考察

摘要

溶鋼の製造過程で生成する非金属介在物は鋼の機械的特性を著しく低下させる原因となっでおり非金属介在物を効率的に除去し、高清浄鋼を得ることは製鋼分野の永遠の課題である。 介在物の分離はこれまで重力分離法が主流となってきたが、数ミクロン程度の微小な介在物の分離は困難である。 そこで、溶鋼中の微小な介在物を衝突合体させ、その体積を増大させて浮上分離の促進を図る試みが数多くなされている。 しかし、乱流中における介在物の衝突挙動については十分に解明されているとは言えない。本研究では水モデル実験により、乱流場における擬似介在物の粒子衝突頻度を直接観察より求めた。 次に、実験系での流体運動の3次元数値解析を行い乱流エネルギー消散速度を求め、理論式を介して粒子衝突頻度を計算し実測値と比較したので報告する。