2020 Fiscal Year Research-status Report
部分混和系におけるKorteweg効果を伴う界面流体力学の数値解析
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19K04189
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
長津 雄一郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60372538)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Viscous fingering |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らは、ごく最近、水性二相系を用いることにより、初めて部分混和系での (VF)実験を成功させ、その特性が、従来から知られている完全混和系と非混和系の場合とは全く異なり、VFが千切れ、多数の液滴を形成するパターンになることを見出した。さらに、その液滴形成の起源は、部分混和系であることに起因して生じる相分離とその相分離の際に自発的に生じる対流（Korteweg効果と呼ばれている）であることを提示した。本研究の目的は、真に我々の実験と比較可能な相分離を伴う部分混和系VFの数値シミュレーションの確立することである。2019年度、作成した既往の（Tan & Homsy, Phys. Fluids (1988) ）非反応系の一成分系のVFの数値解析コードに、Jasnow and Vinals (Phys. Fluids (1988))に用いられている自由エネルギーの型をカップリングさせたコードを用い、熱力学（相分離）の度合いに関するパラメータを変化させ、シミュレーションを行った。部分混和系におけるViscous fingeringはスピノーダル分解型相分離や相分離中に発生するKorteweg対流により、指状から液滴となり、液滴は自走することが実験的に示された。本研究では、そのメカニズムの実証のためKorteweg効果を考慮し、部分混和系におけるViscous fingeringの数値シミュレーションを行った。液滴形成はスピノーダル分解型相分離とKorteweg力によって生じることをシミュレーションによって示した。これは実験と相関が取れている。mixing lengthによって、完全混和系と部分混和系、相分離の強弱によるパターンの違いを定量的に示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
論文投稿できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは、熱力学（相分離）の度合いを変え、液滴形成のメカニズムを明らかにする、シミュレーションの妥当性を示す、ことに取り組んだ。今後は、流体力学の度合いを変え、流体力学的要因と熱力学的要因の相互作用を明らかにし、部分混和系におけるViscous fingeringの完全理解を目指す。
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