JP3025160B2 - 二層流試験装置 - Google Patents
二層流試験装置Info
- Publication number
- JP3025160B2 JP3025160B2 JP6232996A JP23299694A JP3025160B2 JP 3025160 B2 JP3025160 B2 JP 3025160B2 JP 6232996 A JP6232996 A JP 6232996A JP 23299694 A JP23299694 A JP 23299694A JP 3025160 B2 JP3025160 B2 JP 3025160B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- density
- water
- flow
- layer
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、淡水と海水とが合流す
る河口付近における流れの調査実験などに適用される二
層流試験装置に関する。
る河口付近における流れの調査実験などに適用される二
層流試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は淡水と海水とが合流する河口付近
における流れの調査実験などに使用されている従来の二
層流試験装置の説明図である。図において、一般に河口
付近には各種工場や発電所などが建設されており、これ
らの中には河川水や海水などを取水して使用し、再び河
川へ放流するものも多数あるため、用水として利用でき
るように水質の調査や水門を設けて流量の調整などを行
っている。また、河口付近では密度の異なる海水と淡水
とが合流して混合したり、再び分離して成層したりする
などし、そのうえ潮の干満による水位変化が加わること
によりその刻々の状況の変化は海水のみ、或いは淡水の
みなど単一密度の水質に比べて格段に複雑で挙動の把握
が困難である。
における流れの調査実験などに使用されている従来の二
層流試験装置の説明図である。図において、一般に河口
付近には各種工場や発電所などが建設されており、これ
らの中には河川水や海水などを取水して使用し、再び河
川へ放流するものも多数あるため、用水として利用でき
るように水質の調査や水門を設けて流量の調整などを行
っている。また、河口付近では密度の異なる海水と淡水
とが合流して混合したり、再び分離して成層したりする
などし、そのうえ潮の干満による水位変化が加わること
によりその刻々の状況の変化は海水のみ、或いは淡水の
みなど単一密度の水質に比べて格段に複雑で挙動の把握
が困難である。
【０００３】このため、従来は成層からの取水や放水な
ど流れの調査実験では影響力の主体を水の密度差と考
え、流れを与えずに成層のみを再現する従来の二層流試
験装置により取水や放水などの挙動を捕らえ、想定され
る流れの影響については別途に加味する方法が採られて
いる。また、取水や放水などの密度から流れの主体が成
層内の上層または下層の何れかであることが推定できる
ような場合には、その層における水の密度を抽出してこ
れを単一密度水の流れとして再現し、その単一密度水の
流れにおける取水や放水などの挙動を調査実験する。そ
して、後から成層状態における影響などを考察する方法
が採られている。
ど流れの調査実験では影響力の主体を水の密度差と考
え、流れを与えずに成層のみを再現する従来の二層流試
験装置により取水や放水などの挙動を捕らえ、想定され
る流れの影響については別途に加味する方法が採られて
いる。また、取水や放水などの密度から流れの主体が成
層内の上層または下層の何れかであることが推定できる
ような場合には、その層における水の密度を抽出してこ
れを単一密度水の流れとして再現し、その単一密度水の
流れにおける取水や放水などの挙動を調査実験する。そ
して、後から成層状態における影響などを考察する方法
が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年は
地球的規模で環境保全に係わる関心が高まって行政によ
る指導が強化され、水質改善や影響予測などについても
一段と規制や要請などが厳しくなっている。従って、排
水の拡散や挙動などの予測調査においても、上記のよう
な従来の二層流試験装置により流れを省略して密度によ
る成層のみを再現する調査実験や、単層流として流れを
捕える調査実験などでは精度的にこれからの規制や要請
などに応じ切れなくなって来ている。
地球的規模で環境保全に係わる関心が高まって行政によ
る指導が強化され、水質改善や影響予測などについても
一段と規制や要請などが厳しくなっている。従って、排
水の拡散や挙動などの予測調査においても、上記のよう
な従来の二層流試験装置により流れを省略して密度によ
る成層のみを再現する調査実験や、単層流として流れを
捕える調査実験などでは精度的にこれからの規制や要請
などに応じ切れなくなって来ている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る二層流試験
装置は上記課題の解決を目的にしており、水路内の上流
端および下流端にそれぞれ設けられ上記水路内を上段お
よび下段に仕切る仕切板と、上記上段の上流端に設けら
れ上記水路内の幅方向に均等に低密度水を給水して低密
度層の流れを発生させる第一の管と、上記下段の上流端
に設けられ上記水路内の幅方向に均等な高密度水の循環
を行って高密度層の流れを発生させる第二の管と、上記
第一の管の下流側に設けられ低密度層の流れに渦域を発
生させる堰と、上記第一の管の下流側に設けられ低密度
層の流れに高密度水を噴き込んで混合させるチャンバー
とを備えたことを特徴とする。
装置は上記課題の解決を目的にしており、水路内の上流
端および下流端にそれぞれ設けられ上記水路内を上段お
よび下段に仕切る仕切板と、上記上段の上流端に設けら
れ上記水路内の幅方向に均等に低密度水を給水して低密
度層の流れを発生させる第一の管と、上記下段の上流端
に設けられ上記水路内の幅方向に均等な高密度水の循環
を行って高密度層の流れを発生させる第二の管と、上記
第一の管の下流側に設けられ低密度層の流れに渦域を発
生させる堰と、上記第一の管の下流側に設けられ低密度
層の流れに高密度水を噴き込んで混合させるチャンバー
とを備えたことを特徴とする。
【０００６】また、本発明に係る二層流試験装置におい
ては、水路内の上流端および下流端にそれぞれ設けられ
上記水路内を上段および下段に仕切る仕切板と、上記上
段の上流端に設けられ上記水路内の幅方向に均等に低密
度水を給水して低密度層の流れを発生させる第一の管
と、上記下段の上流端に設けられ上記水路内の幅方向に
均等な高密度水の循環を行って高密度層の流れを発生さ
せる第二の管と、上記第一の管の下流側に設けられ低密
度層の流れに渦域を発生させる堰と、上記第一の管の下
流側に設けられ低密度層の流れに高密度水を噴き込んで
混合させるチャンバーとを備えるとともに、上記第一お
よび第二の管と上記堰と上記チャンバーとを上記水路の
下流側にも設け低密度水および高密度水の給水と高密度
水の循環とを適宜切替えて低密度層または高密度層の流
れの方向を反転させる手段を備えた構成を特徴とする。
ては、水路内の上流端および下流端にそれぞれ設けられ
上記水路内を上段および下段に仕切る仕切板と、上記上
段の上流端に設けられ上記水路内の幅方向に均等に低密
度水を給水して低密度層の流れを発生させる第一の管
と、上記下段の上流端に設けられ上記水路内の幅方向に
均等な高密度水の循環を行って高密度層の流れを発生さ
せる第二の管と、上記第一の管の下流側に設けられ低密
度層の流れに渦域を発生させる堰と、上記第一の管の下
流側に設けられ低密度層の流れに高密度水を噴き込んで
混合させるチャンバーとを備えるとともに、上記第一お
よび第二の管と上記堰と上記チャンバーとを上記水路の
下流側にも設け低密度水および高密度水の給水と高密度
水の循環とを適宜切替えて低密度層または高密度層の流
れの方向を反転させる手段を備えた構成を特徴とする。
【０００７】
【作用】即ち、本発明に係る二層流試験装置において
は、水路内の上流端および下流端にそれぞれ仕切板が設
けられ水路内が上段および下段に仕切られた上段の上流
端に第一の管が設けられ水路内の幅方向に均等に低密度
水を給水して低密度層の流れを発生させ下段の上流端に
第二の管が設けられ水路内の幅方向に均等な高密度水の
循環を行って高密度層の流れを発生させ第一の管の下流
側に堰が設けられて低密度層の流れに渦域を発生させ第
一の管の下流側にチャンバーが設けられて低密度層の流
れに高密度水を噴き込み混合させるようになっており、
下段の高密度水と上段の低密度水とによりそれぞれ個々
に高低密度層の流れを同時に発生させて二層流にする。
そして、上段の第一の管の下流側に設けられた堰によっ
て堰の下流側が渦域になり、この渦域内に第一の管の下
流側に設けられたチャンバーから高密度水が噴き込まれ
ることによって渦域内で低密度水と高密度水との混合が
行われる。このように混合された後、密度の小さいもの
は上方へ密度の大きいものは下方へ、それぞれの密度に
応じて所定の深さへ次第に移動し水深方向に所定の密度
分布が形成されて安定した状態で下流へ流動する。この
ようにして実際の流れ状況に非常に近い形で流れや混合
などを伴う二層流を再現することができる。
は、水路内の上流端および下流端にそれぞれ仕切板が設
けられ水路内が上段および下段に仕切られた上段の上流
端に第一の管が設けられ水路内の幅方向に均等に低密度
水を給水して低密度層の流れを発生させ下段の上流端に
第二の管が設けられ水路内の幅方向に均等な高密度水の
循環を行って高密度層の流れを発生させ第一の管の下流
側に堰が設けられて低密度層の流れに渦域を発生させ第
一の管の下流側にチャンバーが設けられて低密度層の流
れに高密度水を噴き込み混合させるようになっており、
下段の高密度水と上段の低密度水とによりそれぞれ個々
に高低密度層の流れを同時に発生させて二層流にする。
そして、上段の第一の管の下流側に設けられた堰によっ
て堰の下流側が渦域になり、この渦域内に第一の管の下
流側に設けられたチャンバーから高密度水が噴き込まれ
ることによって渦域内で低密度水と高密度水との混合が
行われる。このように混合された後、密度の小さいもの
は上方へ密度の大きいものは下方へ、それぞれの密度に
応じて所定の深さへ次第に移動し水深方向に所定の密度
分布が形成されて安定した状態で下流へ流動する。この
ようにして実際の流れ状況に非常に近い形で流れや混合
などを伴う二層流を再現することができる。
【０００８】また、本発明に係る二層流試験装置におい
ては、水路内の上流端および下流端にそれぞれ仕切板が
設けられ水路内が上段および下段に仕切られた上段の上
流端に第一の管が設けられ水路内の幅方向に均等に低密
度水を給水して低密度層の流れを発生させ下段の上流端
に第二の管が設けられ水路内の幅方向に均等な高密度水
の循環を行って高密度層の流れを発生させ第一の管の下
流側に堰が設けられて低密度層の流れに渦域を発生させ
第一の管の下流側にチャンバーが設けられて低密度層の
流れに高密度水を噴き込み混合させるとともに第一およ
び第二の管と堰とチャンバーとを水路の下流側にも設け
低密度水および高密度水の給水と高密度水の循環とを適
宜切替えて低密度層または高密度層の流れの方向を反転
させるようになっており、下段の高密度水と上段の低密
度水とによりそれぞれ個々に高低密度層の流れを同時に
発生させて二層流にする。そして、上段の第一の管の下
流側に設けられた堰によって堰の下流側が渦域になり、
この渦域内に第一の管の下流側に設けられたチャンバー
から高密度水が噴き込まれることによって渦域内で低密
度水と高密度水との混合が行われる。このように混合さ
れた後、密度の小さいものは上方へ密度の大きいものは
下方へ、それぞれの密度に応じて所定の深さへ次第に移
動し水深方向に所定の密度分布が形成されて安定した状
態で下流へ流動する。さらに、堰とチャンバーとを水路
の下流側にも設けて上段および下段の層流を同時に、或
いは個々に流れの方向を任意に変えることにより実際の
流れの状況に非常に近い形で流れや混合などを伴う二層
流を再現することができる。
ては、水路内の上流端および下流端にそれぞれ仕切板が
設けられ水路内が上段および下段に仕切られた上段の上
流端に第一の管が設けられ水路内の幅方向に均等に低密
度水を給水して低密度層の流れを発生させ下段の上流端
に第二の管が設けられ水路内の幅方向に均等な高密度水
の循環を行って高密度層の流れを発生させ第一の管の下
流側に堰が設けられて低密度層の流れに渦域を発生させ
第一の管の下流側にチャンバーが設けられて低密度層の
流れに高密度水を噴き込み混合させるとともに第一およ
び第二の管と堰とチャンバーとを水路の下流側にも設け
低密度水および高密度水の給水と高密度水の循環とを適
宜切替えて低密度層または高密度層の流れの方向を反転
させるようになっており、下段の高密度水と上段の低密
度水とによりそれぞれ個々に高低密度層の流れを同時に
発生させて二層流にする。そして、上段の第一の管の下
流側に設けられた堰によって堰の下流側が渦域になり、
この渦域内に第一の管の下流側に設けられたチャンバー
から高密度水が噴き込まれることによって渦域内で低密
度水と高密度水との混合が行われる。このように混合さ
れた後、密度の小さいものは上方へ密度の大きいものは
下方へ、それぞれの密度に応じて所定の深さへ次第に移
動し水深方向に所定の密度分布が形成されて安定した状
態で下流へ流動する。さらに、堰とチャンバーとを水路
の下流側にも設けて上段および下段の層流を同時に、或
いは個々に流れの方向を任意に変えることにより実際の
流れの状況に非常に近い形で流れや混合などを伴う二層
流を再現することができる。
【０００９】
【実施例】図１および図２は本発明の一実施例に係る二
層流試験装置の説明図である。図において、本実施例に
係る二層流試験装置は淡水と海水とが合流する河口付近
における流れの調査実験などに使用されるもので、図１
に示すように水路（水槽）１の両端にはそれぞれ水路１
内を上下に分離する仕切板２が設けられており、この仕
切板２の下段側には高密度層が、また上段側には低密度
層がそれぞれ水の密度差により成層して二層流が発生す
るようになっている。また、水路の両端には水路１の幅
方向に均一の流れが発生するように多孔管８，１７が設
置されている。高密度層側は水路１両端の多孔管８を配
管１８により循環ポンプ９に連結しており、循環ポンプ
９の働きによってポンプ吐出側が水路の上流、吸込側が
下流となる。低密度層へは低密度水タンク３から給水さ
れ、吸込みは排出ポンプ１０で行うようになっており、
吐出側に堰５を設け、その堰５すぐ下流側にチャンバー
６を設けてチャンバー６に設けられている小穴（ノズ
ル）７から高密度水タンク４から供給される高密度水が
噴出するようになっている。
層流試験装置の説明図である。図において、本実施例に
係る二層流試験装置は淡水と海水とが合流する河口付近
における流れの調査実験などに使用されるもので、図１
に示すように水路（水槽）１の両端にはそれぞれ水路１
内を上下に分離する仕切板２が設けられており、この仕
切板２の下段側には高密度層が、また上段側には低密度
層がそれぞれ水の密度差により成層して二層流が発生す
るようになっている。また、水路の両端には水路１の幅
方向に均一の流れが発生するように多孔管８，１７が設
置されている。高密度層側は水路１両端の多孔管８を配
管１８により循環ポンプ９に連結しており、循環ポンプ
９の働きによってポンプ吐出側が水路の上流、吸込側が
下流となる。低密度層へは低密度水タンク３から給水さ
れ、吸込みは排出ポンプ１０で行うようになっており、
吐出側に堰５を設け、その堰５すぐ下流側にチャンバー
６を設けてチャンバー６に設けられている小穴（ノズ
ル）７から高密度水タンク４から供給される高密度水が
噴出するようになっている。
【００１０】即ち、本装置は水路の両端側に堰５および
チャンバー６を置いてミキシングゾーンを形成し、水路
１両端のどちら側からでも密度による成層の流れを発生
させることができるようになっている。堰５とチャンバ
ー６とは一体に形成されており、小形化が図られてい
る。下段の高密度層側には両端に多孔管８が設けられ配
管１８により互いに連結されている。配管１８の途中に
は循環ポンプ９、四方切替弁１６が設けられており、四
方切替弁１６の弁体を回転させることによって多孔管８
に設けられている循環ポンプ９の吐出管と吸込管との管
路が互いに逆転すると同時に両多孔管８の作用も逆転
し、水路内の流れが反転するようになっている。また、
上段の低密度層側も同様に四方切替弁１９により何れか
一方が低密度タンク３と連結されて供給側になり、他方
は排出ポンプ１０に連結されて吸込側となる。このよう
に四方切替弁１９の弁体を回転させることにより供給側
と吸込側とが同時に切り替わって低密度層の流れを反転
させるようになっている。また、チャンバー６に対する
高密度水の供給も四方切替弁２０によってどちらか一方
のチャンバー６への切替えが可能になっており、水路１
内の流れの方向が反転しても高密度水の流れによって形
成される密度分布を維持することができるようになって
いる。このように低密度水タンク３、高密度水タンク４
に四方切替弁１９，２０を組合わせることにより成層の
まま周期的に、或いは非周期的に反転する流れを作り出
すことができる。なお、上段への高密度水の供給は、同
図（ｂ）に示すようにチャンバー６の位置を変更した
り、同図（ｃ）に示すようにチャンバーを設けずに下段
から高密度層の流れを利用して高密度水を上段へ導びく
ようにしてもよい。また、小穴７をスリット状に形成し
てもよい。
チャンバー６を置いてミキシングゾーンを形成し、水路
１両端のどちら側からでも密度による成層の流れを発生
させることができるようになっている。堰５とチャンバ
ー６とは一体に形成されており、小形化が図られてい
る。下段の高密度層側には両端に多孔管８が設けられ配
管１８により互いに連結されている。配管１８の途中に
は循環ポンプ９、四方切替弁１６が設けられており、四
方切替弁１６の弁体を回転させることによって多孔管８
に設けられている循環ポンプ９の吐出管と吸込管との管
路が互いに逆転すると同時に両多孔管８の作用も逆転
し、水路内の流れが反転するようになっている。また、
上段の低密度層側も同様に四方切替弁１９により何れか
一方が低密度タンク３と連結されて供給側になり、他方
は排出ポンプ１０に連結されて吸込側となる。このよう
に四方切替弁１９の弁体を回転させることにより供給側
と吸込側とが同時に切り替わって低密度層の流れを反転
させるようになっている。また、チャンバー６に対する
高密度水の供給も四方切替弁２０によってどちらか一方
のチャンバー６への切替えが可能になっており、水路１
内の流れの方向が反転しても高密度水の流れによって形
成される密度分布を維持することができるようになって
いる。このように低密度水タンク３、高密度水タンク４
に四方切替弁１９，２０を組合わせることにより成層の
まま周期的に、或いは非周期的に反転する流れを作り出
すことができる。なお、上段への高密度水の供給は、同
図（ｂ）に示すようにチャンバー６の位置を変更した
り、同図（ｃ）に示すようにチャンバーを設けずに下段
から高密度層の流れを利用して高密度水を上段へ導びく
ようにしてもよい。また、小穴７をスリット状に形成し
てもよい。
【００１１】本装置は下段に高密度水を、上段に低密度
水をそれぞれ給水して個々に流れを発生させ、密度差に
より高密度層と低密度層とを成層するようになってお
り、これらの成層を同時に発生させることにより二層流
が形成される。即ち、図２に示すように下段の高密度層
は循環ポンプ９を運転して吸込側の多孔管８から吸引
し、吐出側の多孔管８から吐出することによって水路１
内の下段に高密度層の流れを生じる。また、上段におい
ては低密度水タンク３から給水して上段の多孔管１７か
ら低密度水を吐出するとともに、堰５で流路が狭められ
ていることにより低密度水が速度を速めて下流へ流れる
が、この堰５の上を通過する速度によって堰５の直ぐ下
流側の水が吸引されて混合し下流へ運ばれる。この吸引
される水の動きと運び去られた水を補う水の動きとによ
って堰５の下流側が渦域になり、この渦域の中にチャン
バー６の小穴７から高密度水が噴き込まれることによっ
てさらに渦域が発達してミキシングゾーンが形成され、
このミキシングゾーン内で低密度水と高密度水との混合
が進む。
水をそれぞれ給水して個々に流れを発生させ、密度差に
より高密度層と低密度層とを成層するようになってお
り、これらの成層を同時に発生させることにより二層流
が形成される。即ち、図２に示すように下段の高密度層
は循環ポンプ９を運転して吸込側の多孔管８から吸引
し、吐出側の多孔管８から吐出することによって水路１
内の下段に高密度層の流れを生じる。また、上段におい
ては低密度水タンク３から給水して上段の多孔管１７か
ら低密度水を吐出するとともに、堰５で流路が狭められ
ていることにより低密度水が速度を速めて下流へ流れる
が、この堰５の上を通過する速度によって堰５の直ぐ下
流側の水が吸引されて混合し下流へ運ばれる。この吸引
される水の動きと運び去られた水を補う水の動きとによ
って堰５の下流側が渦域になり、この渦域の中にチャン
バー６の小穴７から高密度水が噴き込まれることによっ
てさらに渦域が発達してミキシングゾーンが形成され、
このミキシングゾーン内で低密度水と高密度水との混合
が進む。
【００１２】このミキシングゾーンにおける低密度水と
高密度水との混合過程において、高密度水と多く接触し
た低密度水もあれば接触の少なかった低密度水もある。
このため、流れは水の密度が大小様々の状態となってミ
キシングゾーンから出るが、このとき密度の小さい水は
上方へ密度の大きい水は下方へ、それぞれの密度に応じ
て所定の深さへ次第に移動する。これによって上段の低
密度層は水深方向に所定の密度分布が形成され、安定し
た状態で下流へ流れる。同図（ｂ）に示すように、上段
における多孔管１７からの供給水量をθ2 、チャンバー
６からの供給水量をθ3 とすると、密度分布の形態は相
互の供給水量θ2 、θ3 の割合と水深の深さとで決ま
り、流れの速さは供給水量（θ2 ＋θ3 ）の大小で決ま
る。同図（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ密度分布の
形態を示しており、同図（ｃ）は供給水量θ2 と供給水
量θ3 とが適量の場合、同図（ｄ）は供給水量θ2 が多
い場合、同図（ｅ）は堰５の高さを低くしてミキシング
ゾーンの働きを抑え、低密度層と高密度層との境の部分
を狭くして急勾配の密度分布を形成した場合である。
高密度水との混合過程において、高密度水と多く接触し
た低密度水もあれば接触の少なかった低密度水もある。
このため、流れは水の密度が大小様々の状態となってミ
キシングゾーンから出るが、このとき密度の小さい水は
上方へ密度の大きい水は下方へ、それぞれの密度に応じ
て所定の深さへ次第に移動する。これによって上段の低
密度層は水深方向に所定の密度分布が形成され、安定し
た状態で下流へ流れる。同図（ｂ）に示すように、上段
における多孔管１７からの供給水量をθ2 、チャンバー
６からの供給水量をθ3 とすると、密度分布の形態は相
互の供給水量θ2 、θ3 の割合と水深の深さとで決ま
り、流れの速さは供給水量（θ2 ＋θ3 ）の大小で決ま
る。同図（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ密度分布の
形態を示しており、同図（ｃ）は供給水量θ2 と供給水
量θ3 とが適量の場合、同図（ｄ）は供給水量θ2 が多
い場合、同図（ｅ）は堰５の高さを低くしてミキシング
ゾーンの働きを抑え、低密度層と高密度層との境の部分
を狭くして急勾配の密度分布を形成した場合である。
【００１３】従来は成層からの取水や放水など流れの調
査実験では影響力の主体を水の密度差と考え、流れを与
えずに成層のみを再現する従来の二層流試験装置により
取水や放水などの挙動を捕らえ、想定される流れの影響
については別途に加味する方法が採られている。また、
取水や放水などの密度から流れの主体が成層内の上層ま
たは下層の何れかであることが推定できるような場合に
は、その層における水の密度を抽出してこれを単一密度
水の流れとして再現し、その単一密度水の流れにおける
取水や放水などの挙動を調査実験する。そして、後から
成層状態における影響などを考察する方法が採られてい
る。しかしながら、近年は地球的規模で環境保全に係わ
る関心が高まって行政による指導が強化され、水質改善
や影響予測などについても一段と規制や要請などが厳し
くなっている。従って、排水の拡散や挙動などの予測調
査においても、上記のような従来の二層流試験装置によ
り流れを省略して密度による成層のみを再現する調査実
験や、単層流として流れを捕える調査実験などでは精度
的にこれからの規制や要請などに応じ切れなくなって来
ているが、本装置においては上述のようにこれら規制や
要請などにも対応し得るように高低密度により二層を維
持しながら流動するように仕切板２を境界に上下に二層
を形成させ、上段の低密度層において任意の密度分布を
形成することができるとともに、四方切替弁１６，１
９，２０との組み合わせにより上下の二層を同時に、或
いは個々に一方向または往復の流れを任意に与えること
ができ、従って密度分布と反転流れとの二つの主要な現
象を実際の状況に極く近い形で再現することができる特
長を有しており、例えば淡水と海水とが合流する河口付
近における水の密度による複雑な成層の流れの調査実験
などにも最適で、河口付近における取水や放水などに伴
う環境保全を予測調査する調査実験の精度を大幅に高め
ることができる。また、水以外の液体による二層流およ
び密度分布などの再現にも適用することができる。
査実験では影響力の主体を水の密度差と考え、流れを与
えずに成層のみを再現する従来の二層流試験装置により
取水や放水などの挙動を捕らえ、想定される流れの影響
については別途に加味する方法が採られている。また、
取水や放水などの密度から流れの主体が成層内の上層ま
たは下層の何れかであることが推定できるような場合に
は、その層における水の密度を抽出してこれを単一密度
水の流れとして再現し、その単一密度水の流れにおける
取水や放水などの挙動を調査実験する。そして、後から
成層状態における影響などを考察する方法が採られてい
る。しかしながら、近年は地球的規模で環境保全に係わ
る関心が高まって行政による指導が強化され、水質改善
や影響予測などについても一段と規制や要請などが厳し
くなっている。従って、排水の拡散や挙動などの予測調
査においても、上記のような従来の二層流試験装置によ
り流れを省略して密度による成層のみを再現する調査実
験や、単層流として流れを捕える調査実験などでは精度
的にこれからの規制や要請などに応じ切れなくなって来
ているが、本装置においては上述のようにこれら規制や
要請などにも対応し得るように高低密度により二層を維
持しながら流動するように仕切板２を境界に上下に二層
を形成させ、上段の低密度層において任意の密度分布を
形成することができるとともに、四方切替弁１６，１
９，２０との組み合わせにより上下の二層を同時に、或
いは個々に一方向または往復の流れを任意に与えること
ができ、従って密度分布と反転流れとの二つの主要な現
象を実際の状況に極く近い形で再現することができる特
長を有しており、例えば淡水と海水とが合流する河口付
近における水の密度による複雑な成層の流れの調査実験
などにも最適で、河口付近における取水や放水などに伴
う環境保全を予測調査する調査実験の精度を大幅に高め
ることができる。また、水以外の液体による二層流およ
び密度分布などの再現にも適用することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明に係る二層流試験装置は前記のよ
うに構成されており、実際の流れの状況に非常に近い形
で流れや混合などを伴う二層流を再現することができる
ので、例えば淡水と海水とが合流する河口付近における
複雑な密度による成層の挙動についての調査実験などに
も最適で取水や放水などに伴う環境保全に関する予測調
査の精度を大幅に高めることができる。
うに構成されており、実際の流れの状況に非常に近い形
で流れや混合などを伴う二層流を再現することができる
ので、例えば淡水と海水とが合流する河口付近における
複雑な密度による成層の挙動についての調査実験などに
も最適で取水や放水などに伴う環境保全に関する予測調
査の精度を大幅に高めることができる。
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施例に係る二層流試
験装置の断面図、同図（ｂ），（ｃ）はその応用例に係
る二層流試験装置の断面図である。
験装置の断面図、同図（ｂ），（ｃ）はその応用例に係
る二層流試験装置の断面図である。
【図２】図２はこれらの作用説明図である。
【図３】図３は従来の二層流試験装置の断面図である。
１ 水路（水槽） ２ 仕切板 ３ 低密度水タンク ４ 高密度水タンク ５ 堰 ６ チャンバー ７ 小穴（ノズル） ８ 多孔管 ９ 循環ポンプ １０ 排出ポンプ １６ 四方切替弁 １７ 多孔管 １８ 配管 １９ 四方切替弁 ２０ 四方切替弁
Claims (2)
- 【請求項１】 水路内の上流端および下流端にそれぞれ
設けられ上記水路内を上段および下段に仕切る仕切板
と、上記上段の上流端に設けられ上記水路内の幅方向に
均等に低密度水を給水して低密度層の流れを発生させる
第一の管と、上記下段の上流端に設けられ上記水路内の
幅方向に均等な高密度水の循環を行って高密度層の流れ
を発生させる第二の管と、上記第一の管の下流側に設け
られ低密度層の流れに渦域を発生させる堰と、上記第一
の管の下流側に設けられ低密度層の流れに高密度水を噴
き込んで混合させるチャンバーとを備えたことを特徴と
する二層流試験装置。 - 【請求項２】 上記第一および第二の管と上記堰と上記
チャンバーとを上記水路の下流側にも設け低密度水およ
び高密度水の給水と高密度水の循環とを適宜切替えて低
密度層または高密度層の流れの方向を反転させる手段を
備えたことを特徴とする請求項１に記載の二層流試験装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6232996A JP3025160B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 二層流試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6232996A JP3025160B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 二層流試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0894488A JPH0894488A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3025160B2 true JP3025160B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=16948173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6232996A Expired - Lifetime JP3025160B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 二層流試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3025160B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102680206A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-09-19 | 上海理工大学 | 流动沸腾换热机理实验装置及方法 |
| CN103868671B (zh) * | 2014-04-09 | 2016-02-17 | 中国船舶重工集团公司第七○二研究所 | 一种密度分层流体的制取方法 |
| CN104865045A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-08-26 | 国家海洋技术中心 | 一种闭环控制的潮汐流模拟试验装置 |
| CN105865745B (zh) * | 2016-03-28 | 2018-04-24 | 四川大学 | 一种分层流模拟试验水槽系统 |
| CN107132023A (zh) * | 2017-04-29 | 2017-09-05 | 西南交通大学 | 平坡水槽试验系统 |
| CN107545826B (zh) * | 2017-10-15 | 2018-12-25 | 安徽理工大学 | 短型水槽实验装置 |
| CN108166438A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-06-15 | 福建师范大学 | 一种模拟河流潮汐段河道水环境要素变化的装置 |
| CN109680645B (zh) * | 2018-12-28 | 2024-04-02 | 浙江大学 | 一种构造异重流试验层结环境水体装置及方法 |
| CN110146252B (zh) * | 2019-04-19 | 2020-10-13 | 浙江大学 | 一种考虑环境流体作用机制的密度流实验装置和方法 |
| CN114354126A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-15 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种适用于大型分层水槽的快速液体密度分层方法 |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP6232996A patent/JP3025160B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0894488A (ja) | 1996-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3025160B2 (ja) | 二層流試験装置 | |
| Pagliara et al. | Hydraulics of plane plunge pool scour | |
| Mih et al. | Impingement of water jets on nonuniform streambed | |
| Shammaa et al. | Experimental study on selective withdrawal in a two-layer reservoir using a temperature-control curtain | |
| JP4903776B2 (ja) | 発電所排水路の泡発生防止用水路構造 | |
| Lee et al. | Study of flow regime transitions of oil water-gas mixtures in horizontal pipelines | |
| Zare et al. | Forced hydraulic jumps below abrupt expansions | |
| Camassa et al. | Optimal mixing of buoyant jets and plumes in stratified fluids: theory and experiments | |
| CN105804029A (zh) | 生态闸门补水式鱼道进口装置 | |
| Isaacson et al. | Plume dilution for diffusers with multiport risers | |
| Si et al. | Jet-flipping in scour hole downstream of unsubmerged weir with apron | |
| JPS58131167A (ja) | シ−ト、ウエブまたは板状の材料の表面を液体処理するための装置 | |
| Liu et al. | Investigation of long-term transport in Tanshui River estuary, Taiwan | |
| Roberts et al. | Hydraulic model study for Boston outfall. II: environmental performance | |
| CN107949543A (zh) | 气泡大小监测和控制 | |
| CN107190710B (zh) | 生态水闸及其运行方法 | |
| CN211312452U (zh) | 一种适于洄游性鱼类通过的游道 | |
| Raikar et al. | Use of hydraulic phenomena in enhancement of dissolved oxygen concentration | |
| Holly Jr et al. | Model study of dense jet in flowing fluid | |
| KR101193250B1 (ko) | 밀도성층 조성을 위한 확산기 및 이를 구비한 밀도성층 조성장치, 밀도성층 조성방법 | |
| Simmons et al. | Effects of Man-Made Works on the Hydraulic. Salinity, and Shoaling Regimens of Estuaries | |
| Kao | Selective withdrawal criteria of stratified fluids | |
| Metcalfe et al. | Transport in a partially open porous media flow | |
| CN110616693A (zh) | 组合式引水装置 | |
| Doneker et al. | Boundary schematization in regulatory mixing zone analysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991221 |