| Research Abstract |
実験:平成19年度において,LIF法(レーザ誘起蛍光法)を用いた断面可視化を行う測定装置を構築し,断面可視化を行えることを確認した.本年度は,本測定装置を用いて,主流管と複数の支流管から構成され,支流管から流体を周期的に注入することにより混合を促進させるノンエレメントミキサーについて,その混合の様子を,流路中心軸に垂直な断面について可視化した.本実験結果から,ノンエレメントミキサーの混合が支流の本数に対して指数関数的に増加することが明らかとなった.この結果は,混合がKenicsタイプのスタティックミキサーと同様であることを示しており,カオス混合の特性を有していることが示された.また,流路中心軸を含む断面についても可視化を行い,流体要素の引き延ばし,折りたたみがどのように起こっているかについて検討を加えた.その際,一次元位置決め装置にレーザ可視化装置を設置し,混合部が下流に移動すると同時にレーザ可視化部を移動させ,混合部が下流に移動するに従って,混合の様子がどのように変化するかについても可視化した.その結果,管内流の放物型速度分布により流体要素が引き延ばされ,また,支流の注入により折りたたみが生じることが明らかとなった.
数値解析:本年度は,汎用流体解析ソフトウエアFluentを用いて,本研究が対象とする流れ場に対して数値解析を行った.実験結果と比較するために,実験条件と同様の条件で計算を行い,主流中心軸を含む断面での混合の様子を可視化した.まず,支流1本の場合について計算を行い,実験結果と良好な一致をみた.引き続き,支流2本の場合,3本の場合について計算を行ったが,引き延ばし,折りたたみの様子をよく再現することができ,両者についても実験結果と定性的,定量的にも良好な一致を得ることができた.
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