2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development and Mechanism Elucidation of Heat Transfer Control Using Reversible Photo-isomerization Reaction of Viscoelastic Fluid
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16H06889
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
栗山 怜子 京都大学, 工学研究科, 助教 (70781780)
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| Project Period (FY) |
2016-08-26 – 2018-03-31
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| Keywords | 熱工学 / 光レオロジー流体 / ミセル水溶液 / 粘弾性測定 / 伝熱特性 / 圧力損失 / 流動構造 / 光照射 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，微小流れ場における時空間的かつ能動的な流動制御の実現に向けて，可逆的な光異性化反応を呈する光レオロジー流体 (PRF)の開発，ならびに，光刺激による流動特性・伝熱特性の制御メカニズムの解明に取り組んだ．平成29年度に実施した研究の成果について以下に記す．
【PRFの光応答性の向上】：可逆的な光異性化反応を起こす感光性物質としてアゾベンゼンジカルボン酸（ADCA）を用いたPRFについて，光応答性の改善に取り組んだ．界面活性剤の疎水基の長さと粘弾特性の関連に着目して界面活性剤を選定するとともに，対イオン濃度を減少させることで，短時間で粘弾性が大きく変化するPRFの作製に成功し，光応答性向上を達成するための溶液調合の指針を得た．また，光照射に使用するランプの波長や照射距離が粘弾特性変化に与える影響についても定量的に評価し，光照射方法の最適化によって応答性の向上が望めることを示した．更に，繰り返しの光照射に対してPRFが劣化しないこと，室温において熱異性化の影響が少ないことなど，工業的な応用に際して重要となる特性について確認を行った．
【流動場計測および伝熱実験データの蓄積】：前年度に構築した装置を用いて，上記PRFに対して伝熱性能・圧力損失の測定を行った．光照射条件の異なる複数種類のPRFを用意し，それぞれについて測定を行った結果，従来の1/3程度の光照射時間で熱流動特性が可逆的に変化することが明らかとなった． また，光照射と流れ場の様式との関連を明らかにするため，不可逆な粘弾性変化を呈するPRFについてPIV測定や可視化実験を行った結果，流れ方向垂直断面内で二次渦の形状が非定常に変化することが分かった．
以上より，本研究課題によって PRFを用いた熱流動制御メカニズムの解明の一助となる結果が得られ，光応答性の高いPRFを用いた能動的な熱流動制御の可能性が示されたといえる．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Change of Flow Structure and Heat Transfer Performance of Photosensitive Micellar Solutions with Light Irradiation2017
Author(s)
Tsuchikawa, S., Sakanaka, I., Enya, T., Kuriyama, R., Tatsumi, K. and Nakabe, K.
Organizer
6th Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow (ASCHT 2017)
Int'l Joint Research
