2019 Fiscal Year Annual Research Report
非ニュートン流体の微粒化現象および付着現象に関するプロセス解析
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18H01764
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
齋藤 泰洋 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50621033)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
城田 農 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (40423537)
松下 洋介 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80431534)
青木 秀之 東北大学, 工学研究科, 教授 (40241533)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 微粒化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液体の微粒化現象および付着現象に着目し，実験および数値解析による移動現象の解明を試みた．本年度では，研究実施計画に基づき，「既存シミュレーション手法の高度化」，「非ニュートン流体の液滴衝突における経時変化観察」および「液柱分裂時の不安定構造の可視化」に関する研究を実施した．
「既存シミュレーション手法の高度化」においては，前年度，一次元計算において導入した流体の非ニュートン性を考慮したモデルであるべき乗則モデルをin-house解析プログラムに適用し，解析精度の評価を行った．ハーゲン・ポアズイユ流れを対象に，円管内の流れの速度分布を再現できるようにプログラムの改良を実施した．その結果，既往の研究で計算された解析解を再現することを確認した．「非ニュートン流体の液滴衝突における経時変化観察」においては，弘前大での実験設備を参考に，九工大に整備した．シリンジポンプにより液体を吐出させ，ハイスピードカメラで撮影するシステムを構築した．また，表面張力計・粘度計を導入し，液体物性の計測を可能な環境を整備した．「液柱分裂時の不安定構造の可視化」に関しては液噴流と気流のクロスフロー風洞装置を製作し，ハイスピードカメラによる撮影およびレーザードップラー流速計による流速測定が可能な環境を整備した．液噴流の有無により気流中の速度分布に影響を及ぼすことを確認し，ハイスピードカメラ撮影により，気流によって液流が曲げられる様子を可視化した．
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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
「既存シミュレーション手法の高度化」に関して単純な非ニュートン性モデルを数値解析プログラムに導入し，既存の解析結果と再現できることを確認し，問題なく利用できることを確認した．「非ニュートン流体の液滴衝突における経時変化観察」に関して弘前大の実験装置を参考に，九工大で実験装置を製作し，既往の研究と同様の結果を得られることを確認した．「液柱分裂時の不安定構造の可視化」においては実験装置が完成し，液柱分裂の様子を撮影可能であることを確認した．
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| Strategy for Future Research Activity |
「既存シミュレーション手法の高度化」において導入したべき乗則モデルを用いて解析を実施し，非ニュートン性を考慮した際のクロスフロー現象がどのように変化するニュートン流体の場合と比較する．「非ニュートン流体の液滴衝突における経時変化観察」および「液柱分裂時の不安定構造の可視化」においては，ニュートン流体と非ニュートン流体の液体を導入し，その差異を評価する．
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