2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Surface-Tension-Convection Control Using Temperature and Electric Field
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17K06190
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
西野 耕一 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (90192690)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 対流 / 表面張力流 / 不安定性 / 対流伝熱 / 熱ふく射 / 電場 / 液注 / 液滴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度の研究成果として、(1) 5cSt・10cStシリコーンオイル液柱の表面張力流を対象として、液柱表面からのふく射伝熱と対流伝熱を考慮した数値解析を行い、微小重力実験で観察された「逆流領域（セカンダリーロール）」の発生条件を調べた。微小重力環境ではふく射伝熱が液柱表面からの放熱の主たる要因となること、加熱ディスクから受け取った全ての伝熱量を液柱表面から失う箇所で表面流速がゼロになること、その結果として液柱表面に逆流領域が生じることなどを明らかにした。(2) 5cStシリコーンオイル水平液膜を対象として、静電場（0～600V）を印可した状態の表面張力を白金プレート法を用いて測定した。液膜温度を変化させることによって、表面張力の温度場・電場依存性を調べ、表面張力の実験整理式を提案した。また、前年度から引き続き、5cStシリコーンオイルの懸架液滴に温度場（温度差0～15K）と電場（直流電圧0～1000V）を印可することによって、電場による温度差表面張力流への影響を調べた。(3) ディスク径4mmの2cStシリコーンオイルの液柱の振動流遷移現象を対象として、液柱アスペクト比0.4と0.5では、臨界温度差の1.3～1.4倍において周方向モード数＝2の振動周波数が不連続に低下する現象を見いだした。この低下に伴い、液柱内部の粒子不在領域（ボイド領域）の形状が楕円形から細いスリット状に変化し、PIV計測で得られた液柱内部の流動場が冷却ディスク側に発達することを明らかにした。
以上の通り、液柱・液滴・液膜における表面張力流を対象として、対流駆動源である温度場と電場を操作することによって、表面張力流の対流制御に向けた知見の蓄積と方法・技術の開発を行った。特に、これまで研究例の乏しい電場の影響に着目し、表面張力の電場依存性、液滴の表面張力流の制御など、新しい知見を蓄積した。
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Research Products
(8 results)
