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高温融体間の界面張力の高精度測定システムの開発

Research Project

Project/Area Number 14655272
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Material processing/treatments
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

藤井 英俊  大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (00247230)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野城 清  大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40029335)
松本 大平  大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (30294135)
Project Period (FY) 2002 – 2003
Project Status Completed (Fiscal Year 2003)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2003: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2002: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Keywords微小重力 / 自由落下 / 浮遊液滴振動法 / 界面張力 / 粘度 / 密度 / ラインセンサー / He-Neレーザー / 表面張力
Research Abstract

浮遊液滴振動法を微小重力環境と組み合わせることにより,気液界面張力,密度,粘性率を同時に測定できる新しい手法を確立した.液滴を1.5m落下させて得られる0.55秒間の微小重力環境において,液滴の表面振動をラインセンサー,レーザー,シリンドリカルレンズの組み合わせたシステムにより記録した.レーザーのバックライトは液滴を投影し,シリンドリカルレンズによってラインセンサー上に集光する.レーザーは平行光線であり,液滴がレーザー柱の中のどの位置にいても,正確に液滴の影を投影できる特長を有する.また,90°ずれた2つのラインセンサーに集光させることで,直交する2方向の最大径を記録した.小さな液滴を用いることで,表面振動の振動数を大きくし,短時間で振動解析が行えるように調整した.純水,Sn, Cu, Fe液滴の固有振動数,半径および減衰率を求め,次の式に代入して気液界面張力γ,密度ρ,粘性率ηを算出した.γ=3πMν^2/8,ρ=3M/4πR^3,η=3M/20πτR,ここで,M:質量,ν:表面振動数,R:液滴半径,τ:減衰時間である.フーリエ解析によって得られた振動は,L=2のモードに対して単一のピークとなったことから,表面振動が理想的であり,熱物性値の算出式を補正することなく,用いることができることを示した.また,算出された水の熱物性値は文献値と良く一致し,本手法が物性値の測定手法として十分に有効であり,その測定精度は宇宙ステーションや10秒間の落下塔を用いた場合に劣らないことが明らかとなった.そこで,本手法を用いて上記の種々の金属の熱物性値を精度良く測定した.

Report

(2 results)
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All Other

All Publications (6 results)

  • [Publications] T.Matsumoto, H.Fujii, T.Ueda, M.Kamai, K.Nogi: "Development of a Convenient Drop Tube System for the Measurement of Thermophysical Properties"Transactions of JWRI. 32・1. 149-150 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Matsumoto, H.Fujii, T.Ueda, M.Kamai, K.Nogi: "Oscillating Drop Method Using a Falling Droplet"Review of Scientific Instruments. In press. (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] H.Fujii, T.Matsumoto, T.Ueda, K.Nogi: "A New Method for Simulations Measurement of Surface Tension, Density and Viscosity"Interface Science. In press. (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Matsumoto, T.Nakano, H.Fujii, M.Kamai, K.Nogi: "Precise Measurement of Viscosity and Surface Tension of Liquid by Improved Oscillating Drop Method"Physical Review E. 65. 031201-1-031201-3 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] T.Matsumoto, H.Fujii, T.Ueda, K.Nogi: "Development of Short-Time Microgravity Oscillating Drop Method"Drop Tower Days 2002. 3-6 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] T.Matsumoto, H.Fujii, T.Ueda, K.Nogi: "Development of a Convenient Drop Tube System for the Measurement of Thermophysical Properties"Proc.Int.Symp.Joining & Welding Solution to Industrial Innovation. 231-232 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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