2016 Fiscal Year Research-status Report
円管内流れにおける粒子を含有する液滴の合体運動の理解と制御
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15K05809
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
村岡 正宏 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 講師 (70219880)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
溝口 博 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (00262113)
上野 一郎 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (40318209)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 混相流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液滴に含有させる金コーティングアクリル粒子の直径を5μｍから15μｍに変化させた。初めに体積濃度は5μｍの場合と同様に0.08%で予備実験を行ったところ5μｍの粒子で顕著に確認できた合体時間の減少が殆ど見られなかった。15μｍの場合、粒子の数密度が5μｍ（体積濃度0.08%）の粒子の場合と比較して約3.7%と非常に小さくなっていることによるものと考えられたので、体積濃度を0.24%に増加させて実験を行った。その場合の粒子の数密度は5μｍ（体積濃度0.08%）の粒子の場合の約11%であった。円管内流れのRe数も0.01～0.08の範囲で変化させ、それぞれの条件について合体時間を求め粒子を含有する場合の合体時間に関する半理論式と比較した。粒子を含有する場合の合体時間の半理論式では、粒子を含有しない場合の半理論式と比較して、薄膜付近に存在する先行液滴の界面近傍の粒子と後続液滴の界面近傍の粒子間に作用するファンデルワールス力、先行液滴の薄膜付近の粒子と後続液滴間のファンデルワールス力及び後続液滴の薄膜付近μｍの粒子と先行液滴間のファンデルワールス力が考慮されている。いずれのRe数でも今回の15μｍの粒子の場合、5μｍの粒子の場合と同様に合体時間の減少が見られた。15μｍの粒子の場合、粒子の数密度が5μｍの粒子の約11%と小さいにも関わらず、5μｍの粒子の結果と比較して、合体時間はやや短くなった。合体時間に対する粒子サイズの影響が数密度の影響よりも大きいことが確認できた。Reが0.01では、粒子を含有している場合の半理論式は、ある程度実験結果を記述していることを確認した。Reの増大とともに半理論式は、粒子を含有しない液滴の場合及び5μｍの粒子を含有する液滴の場合と同様に実験結果から逸脱していく結果が得られた。半理論式の適用可能なRe数の範囲があることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成２８年度の当初予定であった、15μｍ、及び30μｍの粒子径での実験に関して、15μｍの粒子径の結果を主に得た。これは２個の液滴の合体時間等のデータに関して平均値を用いているが、後続液滴の直径及び円管内流れのReを変化させ、一つの条件に対して約10～15回の実験を行いデータを取得しているため、実験時間を相当必要とすることが主な理由と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
液滴に含有させる粒子径を変える、粒子径を30μｍとし、濃度変化、Re数の変化に対する合体時間の変化を求める。 実験で得られた合体時間と比較して、粒子を含有する場合の液滴の合体時間の半理論式が粒子の径の変化に対しても妥当かどうかを確認する。実験結果と傾向が異なる場合改善する。先行液滴、及び後続液滴にのみ粒子を含有させたケースも余裕があれば取り上げる。
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| Causes of Carryover |
消耗品の購入に関して今年度使用額を超えないように注意を払っていたが、
若干次年度使用額（5,414円）を発生してしまった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品の購入に使用予定。
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