2000 Fiscal Year Annual Research Report
液柱内マランゴニ対流の振動流遷移とカオス化過程(宇宙ステーション実験へ向けて)
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11450089
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
河村 洋 東京理科大学, 理工学部, 教授 (80204783)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 一郎 東京理科大学, 理工学部, 助手 (40318209)
鈴木 康一 東京理科大学, 理工学部, 助教授 (10089378)
西野 耕一 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (90192690)
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| Keywords | マランゴニ対流 / 微小重力 / 振動流 / 液柱 / 3次元可視化 |
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| Research Abstract |
昨年度に引き続き,2003年実施予定の宇宙ステーションにおける実験に向けて,Half-zone液柱内マランゴニ対流に関する実験及び数値計算を行った.シリコーンオイル液柱を上部(加熱)及び下部(冷却)ディスク間に形成して,液柱両端面間に温度差を実現し,温度差表面張力対流場を発生させる.
実験においては,(1)液柱径及びアスペクト比,流体動粘度をパラメータとして,振動流遷移及び遷移後のモード構造の解析,(2)高マランゴニ数付加時における流れ場の解析,更に(3)定常流場及び振動流初期における3次元PTVによる流れ場解析を行った.(1),(2)に関しては,昨年度用いた装置系により実験を行った.(1)において,更に広範なパラメータについてデータの蓄積を行った.また,温度上昇速度が臨界点に与える影響を調べた.(2)では,振動流遷移後の流れ場において,更に新しい振動流形態への遷移点が存在することを明らかにし,そこでの流れ場の解析を行った.この新しい流れ場においては,それまで液柱全体に分散していた可視化用トレーサー粒子が,1本あるいは2本の閉じたひも状構造上に集積した.更に(3)では,昨年度構築した光学系を改良し,直径5mmの液柱内対流の3次元速度場測定を実現した.本実験により得られた渦中心位置,渦近傍の粒子速度を数値計算結果と比較を行い,よい一致を得た.
以上の結果に関し,「界面現象,マランゴニ効果」に関する国際WS,第4回日韓熱工学合同会議,日本マイクログラビティ応用学会第16回学術講演会,宇宙利用シンポジウムにおいて成果を発表した.
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[Publications] Ueno,I. et al.: "Modal Oscillatory Structure and Dynamic Particle Accumulation in Liquid-Bridge Marangoni Convection"Proc.4^<th> JSME-KSME Thermal Eng.Conf.. 3. 265-270 (2000)
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[Publications] Tanaka,S. et al.: "Dynamic Particle Accumulation Structure in Half-Zone Liquid Bridge -Part I Experimental Study-"J.Jpn.Soc.Microgravity Appl.. 17(Supp.). 111-112 (2000)
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[Publications] Katsuya Nakai et al.: "Dynamic Particle Accumulation Structure in Half-Zone Liquid Bridge -Part II Numerical Study-"J.Jpn.Soc.Microgravity Appl.. 17(Supp.). 113-114 (2000)
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[Publications] 深谷敏和 ら: "液柱内マランゴニ対流場の三次元計測"第17回宇宙利用シンポジウム講演論文集. 319-322 (2001)
