2010 Fiscal Year Annual Research Report
イオン流を伴う気液2相流体の可視化と電気流体力学現象の定量解析
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21560189
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
大山 龍一郎 東海大学, 工学部, 教授 (40233291)
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| Keywords | 電気流体力学 / Electrohydrodynamics / 気液2相流体 / イオン流 / Molecular Tagging Velocimetry / Particle Image Velocimetry / Conductive type EHD / 無次元化パラメータ解析 |
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| Research Abstract |
本研究において解析と解明を目的とした現象は、気体相と誘電液体相の界面において、気相で微弱放電を発生させると同時に液体が流動する一つの電気流体力学現象であった。すなわち、本研究ではイオン流を伴う気液2相層状流の解析方法を具体化して本現象を解明しようとする目的から、流れの可視化による電気流体力学的イオン流場の流速計測法を検討した。本年度は、電気流体力学分野で重要な流れ場の解析を対象に、流速ベクトル分布を定量化するために粒子画像流速測定法(Particle Image Velocimetry)の適用技術をレーザー誘起燐光画像に応用して、気液2相流体の電気流体力学的イオン流場の流速を計測すると同時に、その電気的駆動力による流体力学的効果の定量解析を実施した。具体的には、まずParticle Image Velocimetryに基づいた手法によりイオン流の非定常な現象を定量化し、次に磁気プローブを製作してイオン流の荷電粒子密度を定量化できる方法を明らかにした。また、本研究において構築した評価方法を考察するため、内径が2mmの細管流路を吹き抜けるイオン風の流れ場を対象に適用し、実験による評価を行った。その結果、微弱な放電電流と流体流動の相関を解析することによって非定常流れ場における電気的駆動力の定量化を行った。この電気伝導性効力と流速分布の定量化から、イオン流を伴う気液2相流体を対象にNavier-Stokes運動方程式の外力項において電気流体力学効果に及ぼす電気伝導性効力項を無次元化したConductive Electric Rayleigh Numberに重点を置いて本現象を解析できる知見を得るとともに、流体摩擦によるイオン流の圧力損失を解析することも可能となった。
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