2015 Fiscal Year Annual Research Report
3次元レーザースペックル法と移動境界解析法との併用による瞬間発熱反応場の可視化
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25420161
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
西村 龍夫 山口大学, 理工学研究科, 教授 (90136135)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
國次 公司 山口大学, 理工学研究科, 助手 (10253171)
田之上 健一郎 山口大学, 理工学研究科, 准教授 (70293892)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レーザースペックル法 / レーリーテーラー不安定性 / 溶液密度分布 / 瞬間反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで使用してきた２段式Hele-Shaw Cellではセルの境界線やグリースの影によって，実験開始直後の反応面の様子が観察できなかった．本研究では，Y. Shiaらの論文を参考にして，新規にHele-Shaw Cellを作成し，反応初期における対流挙動の可視化を目標とした．多層型Hele-Shaw Cellの全体の寸法は，高さ98 mm×幅80 mm×奥行き21 mmであり，パイレックス板（高さ74 mm×幅55 mm×厚さ3.3 mm）をはめ込むためのアルミ製外部フレーム(2枚)，パイレックス板(2枚)，液室ならびにスペーサー用のゴム板(1枚，厚さ1 mm)の5層構造として実験を行った． また，溶液を注入・排出するためにパイレックス板に開けた4つの穴にガラス管を差し込み接着した．このガラス管 (外形2 mm，内径1 mm，長さ20 mm)にそれぞれゴムシリコンチューブ（外径3mm，内径1mm） を介してペリスタポンプにより，一様な反応面が観測されるまで，溶液を多層型Hele-Shaw Cellに注入し続けた．
HCl-NaOH系については，反応面での濃度勾配が急激になり，主に生成物層の密度がHCl aqの密度よりも小さくなり，鋭角な微小擾乱をともなうフローパターンが形成され，その時系列データの取得に成功した．HCl-NaOH系では，このパターン①の他に反応面が一様に進行するパターン②とが形成される様子を実験開始直後から観察できた．一方，CH3COOH-NaOH系については，反応時間の経過とともに，蒲鉾状の反応フロントが形成されることが明らかとなった．同時に行った，数値解析と照らし合わせると，反応の進行に伴い，反応フロントに局所的に大きな密度低下とわずかな密度増大が現れ，このことが蒲鉾状のフローパターン形成に関与していることが予想された．
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