2015 Fiscal Year Annual Research Report
界面活性剤により安定化されたエマルション流れの数値解析と物性予測技術の構築
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26820339
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
石神 徹 日本大学, 生物資源科学部, 助教 (70595850)
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2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | phase field model / 界面活性剤 / エマルション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，界面活性剤存在下におけるエマルション挙動を予測可能な数値シミュレーションモデルの開発を行った．界面活性剤による油水界面の熱力学的な安定化効果を導入するために，フェーズフィールドモデルに基づく自由界面捕獲法を採用した．これに加え，界面活性剤の濃度場を拡散方程式により数値的に解き，界面への吸脱着速度も理論的に考慮することにより，自由界面を伴う流れ場ー界面活性剤の濃度場ー界面活性剤の界面への吸脱着を3wayで連成した数値シミュレーションモデルの開発を行った．まず，開発したシミュレーションモデルの検証とエマルション挙動に対する界面活性剤の影響を調べるために，開発した数値シミュレーションモデルを用いて，液滴群の合一シミュレーションを行った．その結果，界面活性剤が存在する系のみで液滴群の合一が抑制されるとともに，対応する実験結果と同様の傾向が得られたことから，本研究で開発したシミュレーションモデルの妥当性が示された．
本シミュレーションモデルの産業プロセスへの適用例として，界面活性剤を含んだ水中油滴型エマルションの膜解乳化プロセスのシミュレーションを行った．その結果，界面活性剤の存在の有無が解乳化挙動ならびに自由界面挙動に与える影響を詳細に捉えることができるとともに，両者の差異が分離性能に及ぼす影響を定量的に予測可能であることが認められ，本研究課題で開発した数値シミュレーションモデルの有用性が示唆された．
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