2013 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ流路内二相流動に及ぼす各種特異点の影響の解明
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23560199
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
川原 顕磨呂 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (20224818)
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| Keywords | マイクロチャンネル / 気液二相流 / 急拡大 / 急縮小 / 曲り / 圧力変化 |
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| Research Abstract |
微小空間で化学反応を行うマイクロリアクタに代表されるような気液二相を利用したマイクロデバイスの設計・開発に資するために、マイクロ流路内に存在する特異点が気液二相流の流動特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的として、本年度の研究では昨年度までの急縮小部を持つ流路に関するのデータの追加と急拡大における流動特性を調査した。具体的には矩形マイクロ流路内の急拡大部を通過する液単相および気液二相流の圧力降下および急拡大前後で気泡長さの変化を測定した。その際、拡大比の影響を見るために拡大部上流の流路の寸法（幅0.27 mm×高さ0.24mm）の一定とし、下流部の幅を0.53mmと0.78mmの二種類とした。流路の材質はPDMSで、流路壁は親水性を向上させるために酸化プラズマ処理を施した。液体の物性値（密度、粘度、表面張力）の影響を知るために作動液体に蒸留水、エタノール、HFE7200を、気体に窒素ガスを用いた。得られた成果は次のとおりである。
・急拡大の上流部の気泡の長さは流れが擬似均質流であれば、Garsteckiらの式で概ね表わせる。一方、急縮小部下流の気泡の長さはGarsteckiらの式より小さくなる。
・気泡長さ/（気泡長さ+液体の長さ）の比は急縮小部の上・下流および液体の違いに依らず気体体積流量率で評価できることを明らかにした。
・液単相流および気液二相流の圧力降下の実験値から急拡大よる圧力変化を求めた。液単相流の圧力変化はボルダー・カルノーの式で概ね表わせた。二相流の圧力変化の評価式を新たに導出した。
最後に、H23-25年度の研究で得たマイクロ流路（0.5mm以下）における特異点による圧力変化のデータは既存の研究では見当たらず、本研究で得られた研究成果は設計・計算検証のデータベースに資することができると考える。
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Research Products
(6 results)
