2016 Fiscal Year Research-status Report
テイラー・ディーン流れカオス混合の速度・濃度同時計測による混合促進メカニズム解明
| Project/Area Number |
15K05814
|
|---|
| Research Institution | Yonago National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
早水 庸隆 米子工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90413822)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳瀬 眞一郎 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20135958)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | カオス混合 / 二次流れ / マイクロミキサ / PIV / LIF / CFD |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年，化学やバイオなどの分野においてμ-TAS (Micro Total Analysis Systems) と呼ばれる超小型・化学分析装置の開発が注目されている．この装置は様々なマイクロ流体素子やセンサなどから構成され，混合，攪拌，反応，分離や抽出などの一連の操作を行う．しかし，流路はマイクロサイズであるため，その流れは低レイノルズ数となり乱流による攪拌や熱移動が期待できない．そのため，低レイノルズ数流れにおいて効率よく混合・攪拌されるマイクロ流体デバイスが必要とされている．そこで研究代表者らは，曲がり管内流であるディーン流れと同軸回転二重円筒内流であるテイラー流れを組み合わせたテイラー・ディーン流れを利用したカオス混合によって混合の促進を図るマイクロミキサを提案している.本研究課題の最終目標は，テイラー・ディーン流れを利用したカオス混合の混合促進メカニズムと評価法を明らかにすることである．
平成28年度は3次元カオス流れ場の時間発展をPIV（速度）およびLIF（境界面の引き伸ばしと折り畳み）によって同時計測し，さらに有限体積法によるCFD結果を用いることで，カオス混合の混合促進メカニズムを検討した．その結果，以下の知見が得られた．
[1]逆流の速度と発生範囲が増加することで混合は促進される．
[2]曲り流路出口からの逆流が循環流となることで混合は促進される．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までの進捗状況はおおむね順調に進んでいる．当初の予定通り，テイラー・ディーン流れを利用したカオス混合の混合促進メカニズムを検討し，研究実績の概要で示した結果を得ることができた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
粒子法による3次元流れ場の数値シミュレーションも実施し，壁―流体間，流体―流体間の引力の強さをパラメータとした混合の評価も検討する．そして，平成27年度から平成29年度の結果を総括して，テイラー・ディーン流れを利用したカオス混合の評価法を確立することを最終目標とする．
|
