低屈折率ガラスを用いた水と固体粒子運動の相互作用に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04805051
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 江藤 剛治 近畿大学, 理工学部, 教授 (20088412)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹原 幸生 近畿大学, 理工学部, 助手 (50216933) ; 椿 隆行 近畿大学, 理工学部, 教授 (40088373)
• Keywords: フッ化物ガラス / 固体粒子 / 混相流 / 流れの可視化 / 低屈折率ガラス

Research Abstract

1.研究の目的
水と屈折率の等しいガラスを開発し,これを用いて,可視化および画像解析技術により,水と固体粒子の運動の相互作用について研究することを目的とする。 多くの固体粒子を浮遊する流れの可視化における最大の問題点は,粒子が光を屈折,散乱,もしくは遮断することである。この問題を解決するには,水と屈折等の等しい透明ガラス粒子を用いればよい。ところが通常の石英系ガラスで屈折率の最も低い純粋石英ガラスの屈折率は1.458であり,水の屈折率は1.333である。本研究ではできる限り屈折率の低い固体粒子を作成するとともに,水にヨー化カリウムを加えて屈折率を上げ,両者の屈折率を合わせることを試みた。
2.本年度の研究成果
(1)電気炉の製作
N_2もしくはアルゴンガス中で試料を1000℃以上に上げ溶解するための電気炉を設計製作した。
(2)MCA系フッ化物ガラス試作
(20MgF_2+50CaF_2+30AlF_3)の資料を溶解し,ガラス片化した。屈折率は1.3806であった。ただし,ガラス化するには950℃から400℃に急冷する必要があり、ガラス小球を作成することはできなかった。
(3)フッ化リチウムの結晶
LiFの結晶を作り屈折率を測定した。1.3831であった。MCA系ガラスやLiF結晶は、KI溶液中で(当然屈折率を合わしている)全く透明で見えなくなった。
3.今後の課題
MCA系ガラスやLiF結晶の小球,立方体試料化と可視化実験。

Research Products

• [Publications] 江藤 剛治,竹原 幸生: "屈折率が水と等しいガラス" 土木学会第47回年次学術講演会講演概要集第2部. 160-161 (1992)
• [Publications] 竹原 幸生,江藤 剛治: "自動粒子追跡アルゴリズム" 第20回可視化情報シンポジウム講演論文集. 79-82 (1992)
• [Publications] 江藤 剛治,竹原 幸生,岸田 義広: "水表面に衝突する液滴の可視化" 第20回可視化情報シンポジウム講演論文集. 215-218 (1992)