論文

噴霧流や固気混相流中に含まれる個々の粒の径を知り，さらに対応する飛しょう速度そして流れている粒子の数を非接触法で測定することが望まれている。本研究ではフリンジモードＬＤＶの光学系を用いて散乱光の強さから粒径を，ドップラ信号より速度と通過位置を求め，パルスの数から数密度を求める方法を考案した。ここでは特に粒径の測定に関して，ガラス粒子を用いた実験によって基礎的な事項に関して検討を加えた。

著者らは混相流中の粒子の径を，ＬＤＶ光学を用いて測定する方法を考案した。しかし測定体積の中央部を通過した粒子のみを限定して採用するため採取速度が低い，粒径の測定範囲が狭い，粒径分布の分散が広い，などまだ満足されない点がある。本研究では測定体積の拡大をはかる，受光部の位置をオフセットする，ドップラサイクル数を用いて補正をおこなう，などの改良をおこない，より良好な結果を得るようになった。

空気－水系噴霧状気二相流の流れに平行に置れた等温壁の加熱平板からの熱伝達について，気液質量混合比の低い範囲で実験的研究をおこなった。主流速度，質量混合比の増加または壁温の減少にともない熱伝達率は増大し，また熱伝達率の増加率は液体の質量流量と直線的な相関があるなどの結果が得られた。境界層内の速 度分布を液滴を含め測定し，流れ場に相似性があることを確かめ，熱伝達を支配する諸因子の相互関係が見い出された。

空気流に固体の粒子を含み管内を流れる固気相流の特に空気流速分布について述べた。流速測定を主にレーザ流速計でおこない熱線流速計を補助的に使用した。レーザ流速計信号処理に改良を加え，大きな粒子を含む場合の空気流速の測定を可能にした。測定結果は粒子添加によって管中央部において空気流速公布の平たん化が起こる。またこれは粒子添加によって変化する乱れの影響よりも，粒子と空気のすべり速度に影響されることを示した。

相変化を伴う熱伝達が熱交換器の小型効率に利用される。気体中に霧状に分散した少量の液体が平板境界層中でどう挙動し伝熱に寄与するかをレーザ流速計を用いてその関連をしらべた

鉛直上昇管内の粒子群の輸送をおこなうにあたって管内搬送気流がいかに変化するかがこれまで知られなかった。ここでレーザ流速計をこのような混相流に適用することを考察し，はじめて管内中央部の流速が平坦化することを見出した。

ポリエチレンコーティング紙の接着に高温の気を吹きつけてローラで冷却するシステムを考案し，その基礎として逆Ｖ字形の平板表面の衝突噴流局所熱伝達率を求めた。その結果，頂角が小さくなるにしたがって熱伝達率の最大となる点は平板下流側に移動するが，熱伝達率はθ＝180(平板）に気流が垂直に衝突した場合の淀み点の値のほぼ70％で変らない。またピークの位置はノズルの高さと平板位置の比がθで表されることを示した。

指数法則モデルの非ニュートン流体中におかた等温壁面からの熱伝達を層流状態において求めた。レーザドップラ流速計によって測定した平板境界層の速度分布は Acrivosらの理論とよく一致することを見出し，さらに物性値の変化に留意し，詳細におこなわれた実験結果は修正レイノルズ数と修正プラントル数によって整理され，Acrivos らの理論とよく一致することを示した。

流れに直交して置かれたニュートン流体にする強制対流熱伝達に関する報告は多いが，非ニュートン流体に関する資料は基本的な系にも拘らず少ない。本研究では指数法則非ニュートン流体をとり上げ，物性値の変化を考慮するため等温壁面をつくり，詳細な実験をおこなった。結果は修正レイノルズ数，修正プラントル数を用いることによってレイノルズ数40〜4000においてニュートン流体におけると同形の実験式にまとめることができた。

低レイノルズ数の流れで平板が熱せられた場合，浮力の影響により不安定になり乱流に遷移する。その遷移の様子をレーザドップラー法により測定，熱伝達率の急激なる変化が速度勾配の最大点の位置から出る周期の長い渦によって励起される乱れによることを示した。

加熱平板からの固気二相流への伝熱が流れ初期乱れ強さによって増減の決まることを実験によって提示した。

固体粒子を気体に添加し，熱移動に促進をはかる研究が多くの研究者によって試みられているがその結果は多様で熱伝達の機構を論ずるには至っていない。本研究では結果の多様性が何に起因するかを考察するため平板熱伝達をとり上げ主流の乱れ強さとの関連がいかにあるかをしらべた。その結果乱れの小さな流れに粒子が混入すると添加量の小さい場合にも急激な熱伝達率上昇がみられ，乱れの大きい場合には増加率が小さいことが判った。

固体の粒子の輸送において従来，切り換えコックによって分配をおこなっていた。本研究では粒体の分配を任意に，しかも連続的に制御することを目的にＴ字管，Ｙ字管，十字管について空気分配量と粒体の分配量の変化を実験的にしらべた。特に水平においた十字管において対向する管路より粒体を流入させた場合，空気流量分配と比例する結果を得，粒体の分配が連続的に制御可能であることを示した。

レーザ光を利用した非接触型流速測定法は流体と共に運動する微粒子よりの散乱光から速度の情報を得る方法であり局所的に密度，温度の異なる火炎など粒子を入れられない場に対しての測定に有効である。本報では主に光学系の設置法につき述べ，得られる信号の性質と信号，電気的処理法についての考察を加えた。

同上内容英文論文

固気二相流の水平輸送に関する報告に比して，垂直輸送に関する報告は少ない。第１報で用いた手法を用いて粒子の速度を直接求めることによって輸送中の粒子速度と空気速度の差，すなわち相対速度は一定でなく，垂直輸送の場合も輸送速度によって変化することを示した。またこれらの結果から求めた管壁と粒子の摩擦係数は水平輸送の場合の値と全く同じ範囲の値であることが判った。

固気系の輸送の際，粒子濃度の低い状態で輸送をおこない，利用する部分で望む濃度にしたい場合が多くある。本研究では粒子の慣性を利用し，空気のみを管壁に設けたスリットから吸引，注入し，粒子濃度を制御する方法を考案した。さらにその操作に伴なう管路系における圧力変化を測定し，粒子の運動から解析し，求めた無次元数で広い範囲の実験結果を表わすことができた。

水平直管路中の粒子の反朔速度の測定により搬送空気流とのスリップと壁面と粒子群の接触による粒子の減速の関係を求めた。

固気二相流の取扱いは管径，流速のみならず粒子の径，粒子の速度がパラメータとして関与し，従来の連続流体としての取扱いでは広い範囲の結果を記述することはむずかしい。本研究では管断面にわたって粒子速度をストロボ法により測定し，空気速度との差，すなわち相対速度の空気速度に対する変化から水平輸送の場合の粒子と管壁と摩擦係数を算出し，粒径の広い範囲でほぼ一定の値を示すことが判った。