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J-GLOBAL ID：201902239021587211   整理番号：19A2035516

直接数値シミュレーションを用いたスペーサ充填ろ過チャネルにおける流体力学的流れ遷移動力学【JST・京大機械翻訳】

Hydrodynamic flow transition dynamics in a spacer filled filtration channel using direct numerical simulation

著者 (5件)： Qamar Adnan (King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Water Desalination and Reuse Center (WDRC), Biological and Environmental Science and Engineering (BESE), Thuwal, 23955-6900, KSA, Saudi Arabia) ,  Bucs Szilard (King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Water Desalination and Reuse Center (WDRC), Biological and Environmental Science and Engineering (BESE), Thuwal, 23955-6900, KSA, Saudi Arabia) ,  Picioreanu Cristian (Department of Biotechnology, Faculty of Applied Sciences, Delft University of Technology, Van der Maasweg 9, 2629 HZ, Delft, the Netherlands) ,  Vrouwenvelder Johannes (King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Water Desalination and Reuse Center (WDRC), Biological and Environmental Science and Engineering (BESE), Thuwal, 23955-6900, KSA, Saudi Arabia) ,  Ghaffour Noreddine (King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Water Desalination and Reuse Center (WDRC), Biological and Environmental Science and Engineering (BESE), Thuwal, 23955-6900, KSA, Saudi Arabia)
資料名： Journal of Membrane Science  (Journal of Membrane Science)
巻： 590  ページ： Null  発行年： 2019年 
JST資料番号： E0669A  ISSN： 0376-7388  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 螺旋状膜モジュールの重要な構成要素はスペーサメッシュである。それは膜を構造的に支持するだけでなく,膜表面を通しての物質輸送増強にも役立つ。これらのスペーサ設計に関連する流体力学の基本的理解は,濃度分極を減少させ,(バイオ)ファウリングを最小化し,軸方向圧力降下を最小化することにより,透過流束性能を改善するために重要である。本研究では,時間および空間分解直接数値シミュレーション(DNS)を,市販のスペーサ形状に対して実行した。スペーサ形状を走査型Electron顕微鏡(SEM)を用いた測定により再構成した。3つのスペーサセルについて計算を行い,以前の研究における主要なボトルネックであるストリームごとの周期性の除去を可能にした。数値ソルバは,粒子画像流速測定(PIV)データから得られた境界層プロファイルと種々の流れチャネル速度に対応する圧力測定によって良くチェックされた。流れ遷移動力学領域をカバーする73~375(入口チャネル速度0.073~0.375m/s)の範囲のReynolds数(Re)に対して無次元計算を行った。結果は,Re>250に対して定常から非定常領域への流れ遷移が起こることを示した。流れ遷移は主にスペーサフィラメントに付着した渦とスペーサセルの対角に沿って生じる螺旋渦の間の相互作用に起因すると考えられる。最高の研究速度(Re=375)でも乱流遷移は観測されなかった。時間変化速度信号の周波数スペクトルは,Re>350において,周波数スペクトルの突然のシフトが離散から連続モードに起こり,高度不安定性の開始を示すことを示した。最大主応力に関するスペーサ設計基準も提案した。これはバイオフィルム播種の最小化に役立つ可能性がある。Copyright 2019 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： フィラメント ,  *チャネル ,  物質移動 ,  再構成 ,  相互作用 ,  形態 ,  生物膜 ,  Reynolds数 ,  経時変化 ,  不安定性 ,  渦 ,  *スペーサ ,  圧力損失 ,  計算流体力学 ,  境界層

著者キーワード (6件)： 脱塩 ,  非定常流体力学 ,  直接数値シミュレーション(DNS) ,  渦動力学 ,  計算流体力学(CFD) ,  スペーサ設計

分類 (1件)： 膜分離  (XD02120Z)

タイトルに関連する用語 (8件)： 直接数値シミュレーション ,  スペーサ ,  ろ過 ,  チャネル ,  流体力学 ,  流れ ,  遷移 ,  動力学