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界面形状の選択的成長に伴う多孔質体の移動特性変化

Research Project

Project/Area Number 11J04066
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Earth system and resources enginnering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

大友 涼子  北海道大学, 大学院・工学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords物質移動 / 透過流動 / 多孔質体 / 形状効果 / 重力不安定 / 流体力学的相互作用
Research Abstract

本研究は多孔質体中の物質移動における界面の形状効果を解明するため,粒子層への銅の析出実験を利用し,粒子層端部近傍における物質移動について調べることを目的としている.本実験では下部にステンレス粒子層,上部に銅板を設置し,内部を硫酸銅水溶液で満たした準2次元の析出実験セルを用い,粒子層と銅板の間に電位差を与えることによって粒子層表面に銅を析出させた.前年度に取り組んだ析出過程におけるイオン挙動の可視化手法の開発に加え,当該年度ではさらにイオンの濃度場の2次元分布を非接触測定する手法を開発,提案した.銅イオンの吸光ピークである近赤外線を析出実験セルの裏側から照射すると,セル内部の銅イオンは局所的なイオン濃度に対応して非一様な吸光度を示す.こうした吸光度と濃度との線形関係を利用して,セル内部の2次元の吸光分布をマイクロスコープで撮影し,得られた画像から濃度場を逆計算する.濃度場の結果から,垂直に設置されたセルの内部で析出反応により重力不安定(重力と逆方向の濃度勾配)が生じていることが示された.また本手法の開発により,重力不安定によって引き起こされた対流の挙動に関して,数100マイクロメートルの空間解像度で,0.01Mのオーダーの濃度場の詳細な変化を非接触測定することに成功した.当該年度で得られた結果を含む1編の論文が査読付き国際的ジャーナルに現在投稿中であり,さらにもう1編の論文も投稿予定である.
また,多孔質体中の透過流動に関しては,多分散粒子層中の透過率を理論計算によって評価し,粒子サイズ分布,および異なるサイズを有する粒子の空間分布が透過特性に及ぼす影響について調べた.具体的には,さまざまな粒径の粒子がランダム,層状,およびその中間の非一様な分布を有する場合に着目して解析を行った.結果として,粒径の異なる粒子が非一様に分布した多分散粒子層中の透過流動のメカニズムを明らかにした.

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2012 2011

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Fluid permeability in stratified unconsolidated particulate bed2012

    • Author(s)
      Ryoko Otomo
    • Journal Title

      Transport in Porous Media

      Volume: 96 Issue: 3 Pages: 439-456

    • DOI

      10.1007/s11242-012-0098-6

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 成層構造を有する微粒子層の透過抵抗2012

    • Author(s)
      大友涼子
    • Organizer
      日本流体力学会年会2012
    • Place of Presentation
      高知大学朝倉キャンパス(高知市)
    • Year and Date
      2012-09-16
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 多分散粒子層中の透過流動における成層度の影響2012

    • Author(s)
      大友涼子
    • Organizer
      日本混相流学会年会講演会
    • Place of Presentation
      東京大学柏キャンパス(柏市)
    • Year and Date
      2012-08-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Mass transfer caused by gravitational instability at reactive solid-liquid interfaces2012

    • Author(s)
      Ryoko Otomo
    • Organizer
      15th International Symposium on Flow Visualization
    • Place of Presentation
      Trade Union Palace (Minsk, Belarus)
    • Year and Date
      2012-06-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 流体力学的相互作用が引き起こす液中微粒子のダイナミクス2011

    • Author(s)
      大友涼子
    • Organizer
      合同研究会「若手研究者と混相流について徹底討論」
    • Place of Presentation
      名古屋大学ベンチャー・ビジネス・ラボラトリー(名古屋市)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 重力不安定を伴う電析における粒子層界面の物質移動2011

    • Author(s)
      石井伸彦, 大友涼子, 原田周作
    • Organizer
      2011年可視化情報学会全国講演会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県)
    • Year and Date
      2011-09-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 粒子層中の物質移動における固-液界面の選択的成長2011

    • Author(s)
      大友涼子, 石井伸彦, 原田周作
    • Organizer
      資源・素材2011
    • Place of Presentation
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス(堺市)
    • Year and Date
      2011-09-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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