乱流特性との相関に基づく粒子状汚染物質の衝突噴流による分離・飛散過程のモデル化

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750129
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 後藤 邦彰 山口大学, 工学部, 助教授 (20215487)
• Keywords: 衝突噴流 / 付着粒子 / 飛散現象 / 飛散率

Research Abstract

衝突噴流による粒子状汚染物質の分離・飛散現象を理解と飛散率を定量的に予測のために、本年度は、飛散過程の把握を目的として局所飛散率の経時変化測定を行った。本実験のため、はじめにミクロンオーダーの粒子を試料表面に単一粒子の状態で均一に付着させる装置を作製した。また、飛散実験装置として、噴流を吐出するノズルの角度およびノズルと試料表面の距離が任意に設定できる試験装置した。さらに、飛散現象の把握に必要な時間分解能で飛散率を測定できる飛散率測定システムを、高倍率な長焦点レンズ、CCDカメラ、ビデオと画像解析装置の組み合わせにより構築し、その校正と評価を行った。その結果、本システムでは33msecの時間分解能で飛散率の径時変化が測定でき、測定の誤差は5%以内であることを確認した。
作製した装置を用い、飛散率の経時変化を測定した結果、以下の知見が得られた。
1. 飛散過程には、約120msec以内で終了する初期飛散過程と、それ以降10秒程度まで持続する二次飛散過程が存在する。
2. 気流の二次元性が確保される条件下で実験を行ったにもかかわらず、飛散率はノズル幅方向の1mmで25%も変化した。このことから、飛散現象は1mm以下の局所の気流物性に依存している現象であると推測される。
3. 初期飛散率は気流の操作条件(ノズル内圧力、ノズル-表面間距離)およびノズル形状に依存する。これらの影響は、条件による表面上での気流動圧の変化で説明することができる。
4. 初期飛散率と二次飛散過程終了後の最終飛散率には相関がある。すなわち、初期飛散率により二次飛散率が決定される。初期飛散率が低いときには二次飛散率も低く、初期飛散率の増加に伴い二次飛散率も増加する。初期飛散率が40%以上では、二次飛散率は約30%で一定となる。