2017 Fiscal Year Research-status Report
自励振動による単分散液滴列の生成と表面での液膜生成機構の解明
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16K06073
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
真田 俊之 静岡大学, 工学部, 准教授 (50403978)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 液滴列 / 液膜 / 微細孔 / 液体侵入 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度明らかにした、先端が封じられた微細孔への液滴列衝突による液体侵入促進効果についてその詳細メカニズムを調査した。異なる内径の細孔に対して液滴列を衝突させ、その際の液滴侵入の様子を高速度カメラで観察した。その結果、液滴列衝突時に発生した圧力変化によって気液界面が振動し、その界面の先端より液滴が発生した。その発生した液滴が管壁へ付着し、この過程が繰り返されることによって気柱が分離した。また高速液滴衝突時には、直接気液界面が変形することによる気柱分離プロセスも観察された。これらの過程が繰り返され、さらに気柱分離が進み、最終的に排出されるという気体排出機構が明らかになった。このように気液界面の変形が重要なため、表面張力に低い液体で行った実験の方が、同程度の衝突速度でも侵入率が高くなった。またこの様子は液柱衝突時には観察されなかった。
次にこの液滴列による液体侵入促進効果の細管径の違いや液滴列の周波数による影響を調査した。その結果、液滴列による液体侵入促進効果は比較的大きな、すなわち１ミリメートル程度の細管で有効であり、0.1ミリメートル程度まで径が小さくなると巻き込み気泡の影響で、液体が侵入しても場合によっては気泡が再度細管内へと取り込まれあまり効果が無いことが示された。また加振機によって一定周波数の液滴列と、何も制御しない液滴列を比較して同程度の衝突速度の液滴列を比較すると、液滴列の周波数を制御しない方が、液体侵入が促進されることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
液滴列による形成液膜や液滴列による液体侵入促進効果が明らかになり、さらにそのメカニズムがある程度解明できたため。しかし制御された液滴列の方が侵入効果が下がるのは予想外であった。これは液滴衝突による圧力振動が一定周波数である必要は無く、むしろ不規則な圧力変動によって孔内の液滴生成が促進された可能性がある。そのため、この印加する圧力周波数や圧力振幅の影響について最終年度にて調査を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
液滴列衝突による圧力変化が重要であることが示されたため、今後は圧力変化をある程度制御可能な水中スピーカーを用いて液体中での音波による液体侵入について調査を行う。すなわち、先端を封じられた微細孔に対して、液滴列では実現不可能な範囲の周波数帯まで圧力振動を印加しその際の液体侵入を可視化する。また圧力振動に対する微細孔内の気体振動モデルを構築し、そのモデルと実験との比較検討を行う。
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| Causes of Carryover |
当初の予想とは異なり、液滴列の制御によって侵入率が低下したため、液滴列の制御よりも圧力振動の制御へと研究の方向性を変え、その実験装置を最終年度に組むため。
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Research Products
(4 results)
