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界面活性剤の界面安定化効果を用いた高流量用マイクロ流路内テイラー流生成器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06158
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関神戸大学

研究代表者

林 公祐  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60455152)

研究分担者 細川 茂雄  関西大学, 社会安全学部, 教授 (10252793)
冨山 明男  神戸大学, 工学研究科, 教授 (30211402)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード微細流路 / マイクロチャネル / 気泡 / 界面活性剤 / マランゴニ効果 / マイクロチャンネル / 流体工学
研究成果の概要

界面活性剤を用いることにより,気泡分裂のタイミングを変えてテイラーユニット長を数%変化させられること,界面の振動を低減し,清浄系では非一様となる高流量でも一様性の高いテイラー流が形成できることを実証した.また,テイラー流特性を詳細に調べたところ,テイラーユニット長変化の傾向は分裂モードによって全く異なることを発見した.さらに,幅広い界面活性剤濃度において実験を行うことで,本特性を表面張力変化とマランゴニ応力から説明した.これらの特性は流路幅200 um, 500 um(いわゆるマイクロチャネルとミニチャネル)ともに同じであることを明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により実証した,界面活性剤を応用した高流量テイラー流生成器の基盤技術は,マイクロ反応器などの微細流路機器の高効率化に向けた応用が期待できることから,その波及効果は大きく,微細流路を利用する諸工業の発展に寄与できるという点で工業上の意義があると考える.また,界面活性剤を含むテイラー流に関する研究例及び系統的なデータベースはこれまでにほとんどなく,多くの関連学問(流体工学・化学工学・エネルギ環境工学など)における高い学術的意義も有している.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] トゥールーズ流体力学研究所(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] アイントホーフェン工科大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of Surfactant on Lift Coefficients of Bubbles in Linear Shear Flows2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Hayashi, Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      International Journal of Multiphase Flow

      巻: 99 ページ: 86-93

    • DOI

      10.1016/j.ijmultiphaseflow.2017.10.003

    • NAID

      120006484296

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 微細流路内テイラー流に及ぼす界面活性剤の影響2019

    • 著者名/発表者名
      奥居柊哉,林公祐,芳田直征,細川茂雄,冨山明男
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Interface Capturing Methods2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Hayashi
    • 学会等名
      4th Workshop on Advances in CFD and LB Modeling of Capillary Two-Phase Flows
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 管路内気泡・液滴の運動に及ぼす界面活性剤の影響2019

    • 著者名/発表者名
      林 公祐
    • 学会等名
      第20回気液固分散工学サロン
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of Surfactant on Bubble Breakup at T-Junction and Characteristics of Taylor Flows in Mini and Micro Channels2019

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, D. Suzuki, R. Kurimoto, S. Hosokawa, A. Tomiyama
    • 学会等名
      10th International Conference on Multiphase Flow
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 可溶性界面活性剤により汚染された球形液滴の数値シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      林 公祐,酒井航平,細川茂雄,冨山明男
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Interface Capturing Methods2018

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi
    • 学会等名
      3rd Workshop on Advances in CFD and LB Modeling of Capillary Two-Phase Flows
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical Simulation of a Drop in Contaminated Systems from Low Concentration to CMC2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Hayashi, Shigeo Hosokawa, Akio Tomiyama
    • 学会等名
      8th European-Japanese Two-Phase Flow Group Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Multiphase Fluid Dynamics Lab

    • URL

      http://www.lab.kobe-u.ac.jp/eng-mfd/research.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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