2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Taylor flow generator by making use of interface stabilization effect of surfactant
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17K06158
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
林 公祐 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60455152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細川 茂雄 関西大学, 社会安全学部, 教授 (10252793)
冨山 明男 神戸大学, 工学研究科, 教授 (30211402)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 微細流路 / マイクロチャネル / 気泡 / 界面活性剤 / マランゴニ効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微細流路を用いたマイクロリアクターや微細構造生成装置の効率向上のため，高い気液各相流量におけるテイラー流(砲弾型気泡が並んだ流れ)の実現が望まれている．しかしながら，高流量では気泡分裂によりテイラー気泡が形成できない，気泡形状振動が大きい，という問題がある．本研究課題では，界面活性剤を利用して気液界面の力学的バランスを操作することで，高流量でも一様かつ安定なテイラー流を形成できる気泡生成器を開発することを目的として研究を進めてきた．前年度はT字合流部を有する流路幅500 umの流路における気泡生成過程に及ぼす界面活性剤(Triton X-100)の影響を調べ，界面活性剤が安定なテイラー流の実現に寄与することを確認した．本年度は，200 umの流路を用いて同様の実験を行い，また界面活性剤の濃度を細かく変更することで，より小さなマイクロチャネル条件における界面活性剤の影響の詳細を明らかにした．その結果，200 umチャネルの場合でも，界面活性剤を用いることにより気泡分裂のタイミングを変えてテイラーユニット長を大幅に変化させられること，テイラーユニット長変化の傾向は分裂モードによって全くことなること（分裂形態によって支配的となる表面張力効果の現れ方が違う）を示すとともに，一様性の高いテイラー流が形成できることを実証した．また，テイラー流の計算技術を開発したほか，界面活性剤輸送方程式を練成した境界適合型の計算技術開発および実用に向けて重要となる気泡に働く流体力に関する相関式の開発を行った．得られた成果は，実験結果について国内外の会議(ICMF2019, 日本流体力学会年会2019)で，また数値計算について国際Workshopで発信するとともに，国際学術雑誌論文査読中1編(成果報告書上で報告予定)，別に1編を現在纏めているところである．
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