2020 Fiscal Year Research-status Report
Enhancement of liquid infiltration into closed-end holes by irradiating an acoustic wave, and its application for liquid replacement and drying
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19K04167
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
真田 俊之 静岡大学, 工学部, 准教授 (50403978)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 気体排出 / 固有振動数 / 音波 / 気泡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
静止液体中における先端を封じた細孔からの完全な気体の排出を目的として、音波照射実験を行った。キャピラリー長より小さく、かつアスペクト比の大きな孔を有する実験サンプル、すなわち液体中で孔の中の気体が自発的に排出されないサンプルに対して、水中スピーカーから音波を照射し、その際の気体排出について調査した。初年度に行った気柱の固有振動数分析とその周波数による音波照射をさらに発展させ、径やアスペクト比の異なる実験サンプルに音波を照射した。
まず、広範囲の周波数帯を照射可能な水中スピーカーやアンプなどの実験系を再構築し、その音圧の周波数依存性について調査した。次に複数のサンプルへと音波照射を行った。その結果、初年度に構築した固有振動数モデルは、径が異なる実験サンプルに対しても有効であり、さらに小さな孔であっても、固有振動数付近にて気液界面の大きな振動や、多くの気体排出が観察された。
次に、初年度に高い気体排出率を確認した周波数掃引波の照射において、その機構を調査した。特に、気柱および気泡の固有振動数に着目して実験を行った。その結果、気柱固有振動数およびその気柱の分裂後の気泡の固有振動数の照射が特に気体排出に対して有効であることが示された。またこの周波数帯のみの音波を２段階で使用することで、さらに短時間で気体の排出に成功した。この際の排出の成功率は、従来の周波数掃引波よりも高かった。そのため、連続に変化する音波ではなく、固有振動数付近の音波照射こそが重要であることが示された。
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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
液体が水であれば、異なる大きさの微細孔であっても気体排出に成功した。さらに固有振動数付近の音波照射が重要であることが示され、その大まかな機構が明らかにされたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
気体の排出現象については、初年度に比べその再現性は高まった。一方で、液体や固体（表面濡れ性）を変更した場合については未だ知見が得られていない。そのため、液体の表面張力や粘度を変更し、また異なる接触角を有するサンプルにおいて排出実験を行い、より一般的な知見を得る。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染拡大の影響で、学会の中止や一部の実験の予定変更が発生し次年度使用が生じた。このため、次年度に延期した実験に使用する消耗品を購入することとした。
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