2017 Fiscal Year Research-status Report
圧力振動場における微小気泡の特異形状と気液間物質移動速度への影響
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17K06152
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岩田 修一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00293738)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 非ニュートン流 / 粘弾性流体 / 流動複屈折 / 気泡 / 物質移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高い粘性を持つ粘弾性流体中に設置された1μL程度の気泡について，数百Hz程度の圧力振動場において気泡界面近傍で形成される特異な流動構造を活用し，ガスの吸収・反応など気液界面での物質移動速度の大幅な向上を目指す．
初年度には，気泡近傍の濃度を可視化するための可視化実験装置の組立てを実施した．パルス制御可能なアルゴンイオンレーザー(488nm)のシート光発光部の組立てを行い，ひも状ミセルを形成する0.03M CTAB/0.23M NaSal溶液を光学セルに入れ，高解像度の4Kカメラで撮影した．pHに対して感度を有するHPTS蛍光色素について，アルゴンイオンレーザーの照射により発色する緑色の輝度情報をLabVIEWソフトを用いて数値化し，pH検量線の作成を行った．静止圧力場における自然上昇時のCO2微小気泡を撮影し，吸収速度の評価とpH分布の撮影した．キャップにゴム膜を有する光学セルで密栓した状態と，さらに圧力振動を印加して状態でそれぞれCO2吸収速度とpH分布を計測した．CO2の吸収速度が圧力振動の印加により向上することと，その場のpH分布が取得できることが示された．これらの結果については，日本機械学会年次大会，第9回日韓熱流体工学会議にて報告した．さらに，微小気泡が上昇する場合，取り囲む流体の弾性が増加すると球形からカスプ形状に変化する．この影響について，ゼラチン水溶液を徐々に冷却してゲル化する状況を用いながら基礎的なデータを整理した．
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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
初年度の計画は，微小気泡近傍のpH分布を可視化し，数値評価できるシステムの構築が中心である．単純系での検討については成果が得られており，学会に報告した．研究実績の概要で示したとおり，計画通り完了した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は，気泡近傍の速度分布，pH分布，物質移動速度について，引き続き4Kカメラを用いてデータ収集を行う．また，並行して，圧力振動場において，気泡近傍に形成される局所的な流れ場，応力場について，偏光高速度カメラを用いて評価を行い，pH分布と併せて詳しく検討する．また，成果の一部は流体流れのモデル化に関する国際会議CMFF'18(ブダペスト)，日本機械学会年次大会，流体工学部門講演会などで発表する予定である．
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