2015 Fiscal Year Annual Research Report
微小スケールにおける表面張力に関連する効果を利用した液操作に関する数値解析的研究
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25420135
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
山本 恭史 関西大学, システム理工学部, 准教授 (90330175)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 混相流 / 表面張力 / 微小スケール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，微小スケールにおける液操作について，特に表面張力と濡れ性に着目して，有効な液操作方法・条件について，数値解析によって解明することを目的としている．流体に作用する力は，長さスケールが小さくなると，体積力（重力・浮力）・面積力（圧力・粘性摩擦応力）に比べて，長さ当たりの力である表面張力の影響が相対的に大きくなる．その状況で，界面活性剤の吸着や温度勾配が生じれば，表面張力の不均質による流動（マランゴニ効果）が，また，温度変化や電気的な影響による固体表面の濡れ性変化が大きな影響を及ぼす．本研究では数値解析により，これら表面張力に関連する各要素の相互作用を検討し，実用的な液操作に関する重要な知見を得る事を目的としている．
最終年度は，昨年度検討して影響の大きいことが分かった「密度の温度依存性」について再検討した．これについて，ベースにしている数値計算手法が非圧縮性を仮定したものであるのに対し，密度が温度によって変化することは，この非圧縮の仮定に矛盾することになるため，圧縮性に対応できる数値計算手法にシミュレーションコードを大きく変更することを試みた．この件については，コードの作成まで概ね完了したが，まだ動作検証中である．
並行して，昨年度完成させたエレクトロウェッティングを模擬できるコードについて，実験結果と比較する等して妥当性の検証を行った．その結果，電極の変化に対応して接触角が変化して液が変形しながら移動する様子，電極の変更周波数と液滴移動速度，その他，電源電圧・液滴体積の影響について検討し，実験を再現できることを確認した．また，液の粘度を変化させることで，電極の切替に対する液の応答特性についても検討した．
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Research Products
(7 results)
