2013 Fiscal Year Annual Research Report
浮遊液滴の非線形ダイナミクスを用いた高機能無容器プロセッシングに関する研究
| Project/Area Number |
23360081
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
阿部 豊 筑波大学, システム情報系, 教授 (10241720)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 正 福井大学, 付属国際原子力工学研究所, 特命教授 (50391355)
松本 聡 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 主任研究員 (90360718)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
|
| Keywords | 浮遊液滴 / 宇宙環境利用 / 非線形 / ダイナミクス / 無容器プロセッシング |
|---|
| Research Abstract |
本年度においては、静電浮遊技術ならびに超音波浮遊技術を用いて、液滴浮遊実験を実施するとともに、新しい非線形理論の構築と数値解析を行った。静電浮遊技術を用いた実験においては、浮遊液滴の回転分裂の粘性依存性を利用することで、これまで不可能であっ
た範囲の粘性係数について、新たな測定法を提案した。
この手法の測定精度の評価を行って、その誤差要因を明らかにした。本手法の確立のためには、今後、粘性流体の非線形な分裂挙動を実験的に、より詳細に捉えるとともに、その実験情報をもとに浮遊液滴の非線形挙動を、理論・数値記述することが不可欠であることを明らかにした。超音波浮遊技術を用いた実験においては、浮遊液滴の界面変形を伴う内外の流動挙動の非線形ダイナミクスが、ストークス層のような液滴表面での微細構造に起因する可能性を明らかにした。
これを更に実験的に把握することが必要であるが、ストークス層の厚さが数マイクロンと極めて薄いものと推定されることから、浮遊液滴界面を通した内外部流動の相関について実験を行っていく。また、浮遊した水液滴の外部流動が、通常重力環境下においては、液滴の下に一つのトロイダル渦が出来るのに対して、過去に実施した微小重力環境下の実験では、液滴の上下に二つのトロイダル渦が観測されている。しかし、この違いがどのような要因によって生じるかについては、いまだ明らかにされていない。今後、このような浮遊液滴の非線形ダイナミクスを明らかにしていく。そのために、より大型の液滴が浮遊可能な新型の音場浮遊用リフレクターを試作するとともに、これまでにない新しい浮遊液滴の非線形理論を構築し、よりシンプルで分かり易い物理的考察を行った。更に、無容器プロセッシングにおける浮遊液滴の加熱実験や溶融状態からの固化実感、ならびに揮発性液滴の蒸発実験を行って、基礎的データを取得した。
|
| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
