2015 Fiscal Year Annual Research Report
高時間分解計測による超音波キャビテーションの時間領域での解明と粒子分級への応用
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26249016
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
齋藤 隆之 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (10324328)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松井 信 静岡大学, 工学部, 准教授 (90547100)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 混相流 / 気泡 / 超音波 / キャビテーション / ソノルミ / 時間分解計測 / 粒子分離・分級 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 高時間分解３次元音圧分布構造： 粒子の精密分離・分級の実用化を想定した数種類の水槽の音響特性を明らかにした。また、溶存ガス種をO2、CO2ならびに混合ガスとして、MBSLとCOBSの時間変化、水槽内の屈折率変化の３次元分布を高時間分解計測し、時間領域における現象に対する溶存ガス種と溶存ガス濃度の影響を明らかにした（国際誌に論文掲載済み）。
(2) COBS内部ならびに外部に誘起される液相運動の高時間分解３次元構造： 溶存ガス種をO2，CO2ならびに混合ガスとして、COBSを構成する個々の気泡の３次元運動と界面振動、COBS内部と周囲の液相運動を把握するとともに、これらに対する溶存ガス種とその濃度の影響を明らかにした（国際誌に論文投稿済み）。
(3) ソノルミの発生・成長・減衰過程での高時間分解分光解析： 圧力変動を基準時間としたソノルミの高時間分解を行うカップリング計測を完成させた。ガス種をO2、CO2ならび混合ガスとして、気泡崩壊に至る過程を高時間分解分光計測により明らかにし、溶存ガス種と濃度による相違を明らかにするとともに、粒子凝集メカニズム解明に対する基礎データを得た（国際会議で発表予定）。
(4)粒子表面における気泡生成過程の高時間分解計測： 粒子グループ形成で重要な役割を担う粒子表面での気泡発生と成長メカニズムを、溶存ガス種ごとに明らかにした。粒子付着気泡間の音響相互作用を高時間分解計測し、音響相互作用と粒子運動との関係をガス種ごとに明らかにした。粒子グループ形成メカニズム、凝集メカニズムと液相運動との関係を考察した。さらに、溶存ガス種による相違、初期溶存ガス濃度による液相運動の相違を考察した（国際会議で発表予定。特許出願済み）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
(1)音圧の３次元分布計測、音圧変動基準の実験が順調に進んだ（国際誌に論文が掲載）ことから、粒子凝集制御の実験が進み、粒子径ごとに分離させる手法を開発し、特許出願した。
(2)溶存ガス種をO2，CO2ならびに混合ガスとして、COBSを構成する個々の気泡の３次元運動と界面振動、COBS内部と周囲の液相運動を把握し、国際誌に論文投稿した。
(3)ガス種をO2、CO2ならび混合ガスとして、気泡崩壊に至る過程を高時間分解分光計測により明らかにし、溶存ガス種と濃度による相違を明らかにするとともに、粒子凝集メカニズム解明に対する基礎データを得た。国際会議で発表予定。
(4)粒子グループ形成メカニズム、凝集メカニズムと液相運動との関係を考察した。さらに、溶存ガス種による相違、初期溶存ガス濃度による液相運動の相違を考察し、国際会議で発表予定。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)純空気とCO2の混合ガスを対象として時間分解分光計測を行い、ガス混合率と初期ガス溶存濃度の相違による気泡崩壊に至る過程の違いを明らかにする。気泡崩壊過程との関係（気泡崩壊部が次の気泡核生成の種となっているかなど）を考察する（気泡核生成のヒステリシスを論文化）。
(2)純空気とCO2の混合ガスを対象として気泡界面運動と重心運動を精密に把握し、溶存ガス種による音響相互作用の相違を明らかにする（ガス種の相違を論文化）。
(3)純空気とCO2の混合ガスを対象として粒子間の液相運動を計測し、粒子グループ形成メカニズムと凝集メカニズムを明らかにする（粒子凝集メカニズムを論文化）。
(4)超音波の変調とガス混合率の制御による粒子分離・分級装置のプロトタイプを、前年度までに得たデータ、知見を基に設計、製作し、分級性能を確認する。
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| Remarks |
齋藤隆之、日本機械学会 流体工学部門賞受賞、2015年11月8日
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Research Products
(41 results)
