赤土微粒子に対するフロック形成操作のための最適な攪拌条件の定量的評価

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06295
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 仲村渠 将 琉球大学, 農学部, 准教授 (70537555)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 赤土フロック

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、赤土懸濁液に機械的な攪拌操作を施すことにより、赤土フロックを形成させられることを確かめ、赤土フロックを効率的に形成させる攪拌条件を水理学的に求めることを目的としている。その原理は、攪拌操作によって生み出される多様な渦が赤土微粒子の衝突頻度を高めることによって凝集を強制的に起こさせることである。５リットルビーカーに入れた赤土懸濁液をプロペラで攪拌し、光検出回路で濁りの強さを計測したり、PIVで流速を測定したりする実験を行う。プロペラ攪拌はサーボモーターで回転数や回転の向きを制御し、様々な攪拌流れを試す。
今回、PIV計測のデータの精度を高めるため、水槽の位置出しを微調節するステージを作り上げた。PIV計測では測定領域を定めるが、データの精度を高めるには毎回同じ測定領域を測定することが重要である。つまり、水槽の位置出しの再現性が重要である。そこで、水槽を微動させる仕組みを考えた。具体的には、水平２次元方向に微動させるXY軸スチールステージと鉛直軸回りに微回転させるθ軸透過用薄型粗微動ステージを組み合わせてステージを作り上げた。
一方、今回、PIVを用いて攪拌流れの水理計測を行って研究を終える予定であった。しかし、建物改修工事に伴い閉鎖した実験室をほかに確保することができなかったこと、PIVの故障、感染症の流行に伴う授業を中心とした業務の多忙といった事情により研究を進捗させることはできなかった。そこで、補助事業期間を令和４年度まで延長し、研究を継続させることとした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

PIVを用いた水理計測を行うことができていないため。

Strategy for Future Research Activity

建物改修工事が完了し実験室を利用できるようになっている。一方、故障して修理に出しているPIVは中国上海のロックダウンの影響のため、修理が進んでいない。メーカーと調整し、機材の貸出しを依頼する予定である。感染症の影響が小さくなってきたため研究に取り組む時間を確保することができるようになっている。このようなことから、今後、PIVを用いた水理計測を進められるようになる。今後の計画としては、PIVを用いた水理計測を行い、攪拌流れの水理を確かめる。また、過年度に得た赤土フロック形成実験の結果と今後のPIVを用いた水理計測の結果を比較し合い、赤土フロック形成に最適な攪拌条件を求める。