海底熱水鉱床等の鉱物資源開発において、深海底で掘削された鉱物を洋上の採鉱母船にスラリー移送する揚鉱ユニットが検討されている。揚鉱ユニットは、揚鉱管及びポンプで構成されており、さらに深海底で掘削を行う採掘ユニットとフレキシブルホースで接続されている。揚鉱ユニットの設計及び運用においては、フローアシュアランス（流路保全）分析が必須であるが、波浪中で動揺する採鉱母船に接続された揚鉱管やポンプの性能変化等を考慮した非定常の固液二相流に対する流路保全解析技術は未だ確立されていない。本研究の目的は、波浪中での採鉱母船の上下動揺によるポンプ性能等の変化を考慮した時の鉛直揚鉱管内のスラリー流量と圧力損失の関係を明らかにするためのフローライン分析手法を開発することである。
当該年度では、固定配管を用いた大粒径固体粒子のスラリー移送試験を実施して、定常状態におけるポンプ性能を評価するとともに、同試験設備を用いて水単相の脈動流に対する圧力損失及びポンプ性能に関するデータを取得した。
また、液単相流を対象に、鉛直配管内での脈動流を解析するCFDモデルを構築するとともに、定常流におけるポンプ性能のスケール影響に関する調査を行ってポンプ性能の評価モデルを構築するために必要となる模型試験結果を実機スケールに適用するための検討を行った。
さらに文献調査によって、これまで検討された脈動する液単相流中の固定鉛直配管内圧力損失推定手法を整理するとともに、当該手法を固液二相流、鉛直動揺配管内に拡張するために必要なパラメータについて検討した。