Numerical Analysis of Interface Deformation of an Annular Liquid Film in a Circular Pipe under Zero Gravity

無重力環境下の円管内環状液膜は, ある長さを超えると安定な形状を保持できず, 複数の液体プラグに分裂する. 本報では, 有限差分法に基づく円管内環状液膜の界面変形の三次元数値シミュレーションを実施し, 落下塔実験の結果と比較した.円管中心に存在するガスコア部の半径を変化させたところ, 気液界面が管中心に向かって盛り上がった部分 (ピーク) の間隔が, 初期気液界面に与えた形状の摂動 (白色雑音) の種類によって変動するが, 全体的には既往の線形安定性理論の値に一致することを確認した.また, ガスコア部を偏心させると, ピーク統合と偏心性によって液膜のピーク間隔が広がることを定量的に示した. 数値解析による偏心液膜のピーク間隔の値は, 落下塔実験の結果と定性的に一致した.