2011 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, 教授 (40281951)
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| Keywords | 生物流体 / 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,容器の下壁面を振動させたときの生物対流中の輸送特性やプルームの周波数応答性に関して調査した.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.下壁面を振動させると,プルームは周期的に変動する.下壁面の振動周波数の低下や振幅の増大とともに,プルームが振動する振幅は大きくなる.このとき,一つのプルームまわりの生物対流の規模が大きくなる.周波数が低くなるに従って,プルーム内のバクテリア濃度が過濃となるため,プルームの中心における下降流の速度が速くなる.一方,プルーム間では,周波数の低下とともにプルームの波長は長くなり,プルーム同士の干渉が弱くなるため,上昇流の速度が遅くなる.周波数の低下や振幅の増加とともに,バクテリアと酸素の時間平均的な輸送特性が向上した.
次に,今後の研究の方向性を探るため,下壁面を固定した場合の三次元解析を行った.その結果,三次元的な生物対流パターンが得られ,複雑な三次元生物対流の輸送特性を制御する方法を探ることができた.
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Research Products
(1 results)
