2021 Fiscal Year Annual Research Report
The Foating Droplet Flash boiling in High Vacuum condition for Film and Nano-Particle Formation
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18K03987
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
大嶋 元啓 富山県立大学, 工学部, 講師 (40511803)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 減圧沸騰 / 液滴 / 真空 / 蒸発 / 数値計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究テーマはナノ粒子形成時における高真空雰囲気圧に溶液を噴射したときの液滴の減圧沸騰現象を明らかにすることを目的としている．これまで，超音波により液滴浮遊装置を構築し，大気圧において0.5mm程度の小液滴を浮遊させることに成功した．そして，液滴を拡大光学系により撮影した結果，液滴は上下，左右に運動する事が分かった．本研究において，液滴の減圧沸騰の詳細観察には上下左右に運動しない安定的に浮遊した液滴を形成する必要があるため，実験装置の改良が必要であることが明らかになった．また，液滴の減圧沸騰メカニズムを理論的に理解するために，浮遊液滴の減圧沸騰シミュレーションに取り掛かった．これまで，千田らが過去に提案した減圧沸騰モデルの内容を検証し，不足している条件を付加して，0次元プログラムを構築した．単一液滴の雰囲気1kPa以下での減圧沸騰の数値計算に成功した．これを踏まえ，今年度で行った実験および数値計算における研究実績の概要を以下に示す．
■実験について 超音波により浮遊させた液滴の雰囲気を急減圧させることにより，液滴の減圧沸騰現象の観察を試みた．まず，反射板形状を変化させ安定的な浮遊の浮遊条件を選定した．そして，実験装置を構築し，実験に取り掛かったが，急減圧を達成できたものの，要求性能を満足できなかった．引き続き，実験装置の改良を進めている最中である．
■数値計算について 減圧場における減圧沸騰噴霧の3次元シミュレーションのため，OpenFOAMに用意されている沸騰モデルをカスタマイズした．カスタマイズはおおむね終了しており，減圧沸騰噴霧の実験結果との比較を行っている．今後，学会で報告できるようデータ整理を行っているところである．
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