2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11650739
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
藤本 仁 京都大学, エネルギー科学研究科, 助手 (40229050)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 隆次 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20026339)
宅田 裕彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (20135528)
八田 夏夫 日本文理大学, 工学部, 教授 (30026041)
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| Keywords | 液滴衝突 / ウェーバ数 / レイノルズ数 / 沸騰 / 自由表面 / 数値解析 |
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| Research Abstract |
液滴と固体面との衝突現象を,実験的かつ理論的観点から研究した.前年度に開発した実験手法を用いて,充分に滑らかな光学ガラス面に衝突する水液滴の変形挙動を詳細に観察した.液滴の直径,衝突速度をパラメータとし,それらが衝突物理現象に及ぼす影響を検討した.得られた結果は幾つかの無次元数によって整理が試みられ,固体壁面の温度が沸騰点以下であっても,ウェーバ数が重要な因子であることが明らかにされた.また,レイノルズ数の効果も幾らか確認された.
液滴の形状は時間によって変化する自由表面流であるので,それを解析できるコンピュータコードを前年度に引き続き開発した.2次元軸対称座標のNavier-Stokes方程式系を有限差分法で近似し,自由表面はライン-セグメント法で追跡している.また,運動量方程式は2ステップ射影法で解かれている.これによって,時間経過に伴う自由表面形状,速度場,圧力場および温度場が解析できる.このコードでは液滴の衝突挙動に影響を及ぼすと考えられる因子を可能な限り導入した.具体的には,液体の粘性,表面張力,重力,液体と固体面の濡れ性,液滴と固体面の熱伝達,固体内部の温度分布を考慮した.液体と固体面の濡れ性は,固体と液体の固有の接触角で評価さるが,接触角は固体面に対する流体の運動によって変化するため(contact angle hysteresis),その効果も考慮した.さらに,流体の粘性係数,密度,表面張力係数,熱伝導率は温度依存性も導入した.この計算コードによる数値解析結果は,上記の実験結果と比較され,両者には良好な対応が得られることが分かった.
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[Publications] Fujimoto et al.: "Bubble Formation at Impingement of a Liquid Droplet on a Solid Surface"Proceedings of the ASME Fluids Engineering Divisions. FED-Vol.253. 29-34 (2000)
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[Publications] Fujimoto et al.: "Numerical Simulation of Collision of Two Liquid Droplets in Tandem with a Solid"ISIJ International. (in press).
