2015 Fiscal Year Annual Research Report
超音波によって発生する音響流中のマイクロバブルや固体粒子の挙動と指向性の解明
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25420109
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
太田 淳一 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20168941)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超音波 / マイクロバブル / 音響放射力 / 混相流 / 音響流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，液中のマイクロバブル（以降MBと称する）やキャビテーション気泡（CA)や固体粒子を含む二相流に超音波を照射する際に生じる多次元流れの基礎研究である．容器外部から超音波を照射すると液内部のそれらの粒子は非接触で移動が可能である．主に以下の知見が得られた.
(1)液と各々の粒子の速度測定方法の改善では，液流れを測定するトレーサ粒子（蛍光粒子）と対象粒子（MB等)をレーザ照射時のMBと蛍光粒子の散乱波長と発光波長の違いにより識別して，液相と対象粒子の速度が同時に測定できるようになった.
(2)CAと周囲の液の挙動について，超音波によって発生したCAの運動が通常通り周囲の液を動かす．一方，本研究の直径は約50μmのMBの挙動について，周波数ｆ＝96ｋHzの超音波照射では本測定の空間分解能の範囲内でMBが周囲の液を動かさずに動いた．即ち，超音波出力がある程度小さいと，ｆ＝96kHzでは液とMBの動きは無関係であり，液を動かさずにMBだけを動かすことができた．一方，ｆ＝3.5MHzでは超音波照射方向の液流れ（いわゆる音響流）が生じ，その液速度はMBとほぼ同じ方向でMBより小さい．音響流の液速度はMB速度の10％以下であった.
(3)MBに働く音響放射力，浮力，気泡間に働く第2 Bjerknes力を計算により評価した．流体力は相対的に小さい.それらを比較すると，第2 Bjerknes力は相対的に小さいこと，MB運動について音響放射力と浮力の支配が周波数と直径によって変化することが分かった．
(4)固体粒子運動は(a)固体粒子と液体の音響インピーダンスの関係，(b) 固体粒子におけるガス付着の有無，支配されることが分かった．粒子と媒体で音響インピーダンスが大きく異なる場合あるいは固体粒子にガスが付着している場合，固体粒子運動は，音圧の空間分布を表わす指向性関数の分布の影響を強く受けた．
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Research Products
(3 results)
