2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new vortex dynamics into complex fluid systems focusing on functional structures of vortices
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19KK0127
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大村 直人 神戸大学, 工学研究科, 教授 (50223954)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀江 孝史 大阪公立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20513550)
日出間 るり 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20598172)
増田 勇人 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 講師 (90781815)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| Keywords | 渦動力学 / 複雑流体 / プロセス強化 / マルチスケール解析 / 機能構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、複雑流体として、1) 非ニュートン性の強い流体、2) 高濃度分散相を有する混相流体、3) 粘弾性流体、4) 液滴流体の4つを取り上げた。
1) 非ニュートン性の強い流体については、shear-thinning流体を用いた円錐型テイラー渦流における混合特性を数値解析により調べ、ニュートン流体における混合特性に比べて全体混合が促進されることを見出した。また、LIB用電極の塗布・乾燥工程に着目して、塗布膜中の流動・乾燥挙動が電極の微細構造に及ぼす影響をレオロジー特性の観点から調査した。
2) 高濃度分散相を有する混相流体については、前年度に行ったオーストラリアのRMITとCISROとで、主に鉱物プロセスの攪拌操作を対象にした撹拌槽壁へのスケールの付着軽減に関する共同研究で得られた知見を元に、撹拌槽の側壁における流体摩擦係数の局所分布を、数値流体シミュレーション（CFD）を用いて研究し、側壁と邪魔板にクリアランスを設けると、側壁の流体摩擦係数は大きく変動することを明らかにした。
3) 抗力低減棒状ミセル水溶液の伸長レオロジー特性が2次元乱流における渦の変形と乱流統計に及ぼす影響を調べるための実験的研究と国立台湾大学での調査研究を引き続き行った。
4) 液滴流体については、Leidenfrost液滴内の渦流動を、加熱平板の表面性状の違いによる撥水効果に着目して調べた。加熱平板表面に微細な凹凸を付加し、撥水性を持たせることで、より低温でLeidenfrost現象を起こすことができ、液滴内の渦流動速度も速くなることを見出した。また、エタノール液滴と水液滴を衝突合体させることで、エタノール中に溶けたフェノールフタレインを析出させることができることも見出した。
これらの成果を統括した内容について、主要な共同研究相手地域である台湾の化学工程学会で招待講演も行った。
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