2010 Fiscal Year Annual Research Report
走化性バクテリアによって生じる生物対流中の輸送特性の制御に関する数値解析
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21560164
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
柳岡 英樹 岩手大学, 工学部, 准教授 (40281951)
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| Keywords | 生物対流 / 微生物 / 酸素 / 走化性 / 計算流体力学 |
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| Research Abstract |
本研究は,走化性バクテリアにより生じる生物対流中の輸送特性を制御する方法を数値解析により調査することを目的としている.実際の生物対流現象では,容器内に複数のプルームが形成され,そのプルームまわりに生物対流が発生している.このとき,プルーム同士の干渉が生じ,バクテリアと酸素の輸送特性はこの干渉に影響されると考えられる.今年度は,バクテリア制御の工学的応用の可能性を調査するため,生物対流が発生していない静止状態の懸濁液に対して,容器の下壁面を振動させて生物対流を生成できるかを調査し,そのときのプルームの周波数応答性を調査している.対象とする容器は浅く,水面から酸素が一様に供給され,懸濁液中には走化性バクテリアが存在している状況を考える.解析の結果,生物対流が発生していない定常場において,下壁面を振動させると,生物対流を発生させることができ,周波数によって対流現象や輸送特性が変化する.下壁面が低周波数で振動するとき,プルームは左右に周期的に振動する.このとき,プルーム内のバクテリア濃度が過濃となり,プルーム中心における下降流の速度は速くなるため,生物対流による輸送特性は向上する.周波数が高くなるに従って,プルームが下壁面の振動に追従できなくなり,プルームの振幅と規模が小さくなるため,輸送特性は低下していく.さらに高周波数になると,プルームが生成されず,生物対流は発生しなくなる.以上のことから,下壁面を低周波数で振動させると,生物対流を発生させ,輸送特性を向上させることができるといえる.
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