2016 Fiscal Year Annual Research Report
Water movement in porous media under microgravity
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26660192
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
登尾 浩助 明治大学, 農学部, 専任教授 (60311544)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
溝口 勝 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00181917)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 微小重力 / 落下塔 / 毛管上昇 / 多孔質体 / ガラスビーズ / 毛管ジャンプ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
北海道赤平市の落下塔（コスモトーレ）を使って45mの高さから実験装置の入った落下カプセルを自由落下をさせて2.8秒間の微小重力条件を作り出し、その間に以下の2つの実験を実施した。
様々な直径（0.8, 2.3, 5.5mm直径の直管）と形状（9.7x4.0mmと5.5x2.0mmの太細管、2.3の上に0.8mm直径を継いだ管、及び0.8の上に2,3mm直径を継いだ管）のガラス製毛管を作成し、毛管内の液体（蒸留水とエタノール）の移動を観察した。また、２つの直径（2mm, 1mm直径）のガラスビーズをそれぞれ充填したカラム内（内径24mm、長さ200mm）における水分移動に対する微小重力の影響を観察した。
様々な直径と形状の毛管では、一つの形状を除いて全ての形状で理論通りに水が毛管の上部先端にまで到達した。到達しなかった形状は、0.8の上に2,3mm直径を継いだ管の場合であった。この場合は、水はo.8mm直径毛管の上端まで移動し、2.3mm直径の毛管へは移動できなかった。蒸留水の場合は毛管の上部先端にまで到達して上昇が停止したが、エタノールでは上部先端に到達した後、外部へこぼれ落ちた。また、上部先端に到達した後、水面は上下に振動した。
ガラスビーズを充填したカラムの下方を水タンクに接続して、多孔質体中の水分移動を観察した。小さい直径（1mm）のガラスビーズでは、微小重力下で水はほぼ理論（Washburn’s equation）通りに移動したが、大きい直径（2mm）のガラスビーズでは、微小重力発生後1.5秒後までは上昇速度が極めて遅かった。しかし、0.1秒後に突然水分が急激に移動（毛管ジャンプ）して、その後はほぼ理論通りの上昇をした。
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