2013 Fiscal Year Annual Research Report
粘弾性体キャビテーションの時空間多重スケール解析を実現する非侵襲ハイブリッド計測
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25709008
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
安藤 景太 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (30639018)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 熱工学 / シミュレーション工学 / キャビテーション / 非ニュートン流体 |
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| Research Abstract |
本研究課題（４年計画）では，粘弾性体におけるキャビテーションの時空間多重スケール現象解明を目的とした，実験・数値シミュレーション連成の非侵襲ハイブリッド計測法の開発を行う．集束パルスレーザー誘起の衝撃波ならびにキャビテーション気泡の微視的観察と均質気泡群モデルに基づく非線形数値シミュレーションを連成させることで，実流動場にプローブを挿入しない理想的な非侵襲計測法を提案する．マイクロ空間環境におけるキャビテーション気泡群の初生から崩壊に至る現象の微視的計測により粘性および弾性の効果を定式化し，粘弾性体における気泡群力学の有する時空間多重スケール構造の解明を目指す．
平成２５年度（１年目）では，マイクロ空間環境におけるキャビテーション初生の微視的計測のための（ナノ秒レーザー，CCDカメラ，倒立顕微鏡，ならびに除振台から構成される）光学システムの構築を行った． 赤外線レーザーパルスを倒立顕微鏡の対物レンズを通して，水もしくはグリセリンといったサンプルの中で集束させ，衝撃波ならびにキャビテーション気泡を発生させることに成功した．さらに，レーザー誘起現象CCDカメラでストロボ撮像する際，緑色レーザーパルスを光源として利用した．緑色光の光路長を，光ファイバーを利用して変化させることで，撮像時間のナノ秒スケールでの調整を可能とした．平成２６年度（２年目）は，本ストロボ撮像法により，高粘性流体におけるレーザー誘起衝撃波と気液界面の干渉を観察することにより，キャビテーション気泡群の成長速度に対する粘性の影響を定量評価する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
代表研究者は，平成２２年から２４年の間，ナンヤン工科大学（シンガポール）の博士研究員として，キャビテーションの微視的計測手法を構築しており，そのノウハウを本研究に適用することで，おおむね計画通り研究が進捗している．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２５年度（１年目）で構築したナノ秒レーザーを用いたストロボ撮像法を引き続き利用し，高粘度流体における初生キャビテーション気泡群の観察をナノ秒スケールで行う．さらには，平成２６年度（２年目）に購入予定の高速度カメラを用いて，キャビテーション気泡群の成長ならびに崩壊現象をマイクロ秒スケールで観察する．すなわち，高粘性流体におけるキャビテーションの初生から崩壊に至るまでの時空間多重スケール構造の解明を目指す．
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