2020 Fiscal Year Annual Research Report
近赤外カメラとDPD法による水凍結過程における微小氷粒子の運動メカニズムの解明
| Project/Area Number |
19K14886
|
|---|
| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
山田 格 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40772067)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | マイクロ流路 / 水の凍結 / 近赤外光 / 温度測定 / 界面同定 / 相互相関関数 / 散逸粒子動力学法 / 計算誤差 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ流路内で生ずる，水凍結過程における微小氷粒子の運動メカニズムの解明のため，当該年度は①実験については，1次元水凍結における微小氷粒子挙動の画像解析，②数値計算については，DPD(散逸粒子動力学法)計算における，応力の計算誤差の評価を実施し，以下の成果を得た．
①1次元水凍結における微小氷粒子挙動の画像解析：前年度の実験結果および当該年度の追加実験結果により，過冷却水の凍結によって生じた微小氷粒子を用いた，凍結時おける液相の速度場計測を実施した．本計測は粒子画像計測（PIV）法を参考にし，その中でも直接相互相関法を応用したものである．結果として，計測精度について課題がのこるものの，液相中の速度場を可視化することに成功した．
また，以上の氷粒子挙動解析に加え，前年度の１次元水凍結の界面進行に，凍結直前の空間的な温度変化が与える影響を調査した．凍結直前の水の空間的な温度変化の観察は，水の近赤外吸光度温度依存性を用い，非接触で行った．結果として，温度変化の影響は凍結に対し無視できるものであった．１次元水凍結の界面進行に関するこれまでの成果を，ジャーナル論文に投稿し，現在審査中である．
②DPD(散逸粒子動力学法)計算における，応力の計算誤差の評価：DPD法の誤差解析については，設定パラメータである系の運動エネルギーが対象であった．本研究では，流体力学で重要な物性値である粘度に着目し，分子動力学法の粘度算出で用いられる応力の誤差を調査した．DPD法で一般的に用いられる時間進行法を用いた場合，運動エネルギが時間刻み幅に対し２次精度となる一方，圧力は１次精度になることがわかった．以上の成果を，国内学術会議で発表する予定である．
|
