フローフォーカッシングにより高伸張速度を達成する平面伸張流動場発生技術の開発

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21560167
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 高橋 勉 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (20216732)
• Keywords: 平面伸張流動 / 非ニュートン流 / フローフォーカッシング / 伸張速度

Research Abstract

本研究では二次元縮小流路とフローフォーカッシングを組み合わせた手法により高伸張速度を達成する平面伸張流動発生技術の開発を目的とする.フローフォーカッシングとは伸張させたい流体の流れ場(サンプル流)に対してその外側に別の流体を用いた流れ場(シース流:Sheath flow)を作り,シース流を駆動力としてサンプル流をフィラメント状,あるいは最終的に引きちぎられるまで伸張させる流れ場である.流れ場を安定させる流路形状,シース流の制御方法を検討し,伸張速度およびひずみ量に及ぼす効果を定量的に明らかにする.
本年度は流れ場の観察と伸張速度の評価を実施し,また,新たな実験装置の試作を実施した.
シリンジポンプにより定量的にサンプル流を形成し,これをシース流で加速するが,シース流は水をヘッドタンクからの圧力により駆動した.形成されたサンプル流の形状をCCDカメラにより形状を撮影し,伸張速度を実測により評価した.平面伸張流動が形成され所定の伸張速度が得られていることを確認した.しかし,高速伸張を達成するにはこのままでは難しいため新しい流路の設計と試作を行った.新型の流路はシリンジ部と流路が一体となった構造であり,シリンジを高速で駆動することにより高い伸張速度を得ることができると期待される.流動試験を実施し平面伸張流動が形成されることは確認したが,流体の漏れなど技術的な問題点が残り,次年度の課題となっている.