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液柱内マランゴニ対流における動的粒子集合(PAS)及びカオス化過程の研究

Research Project

Project/Area Number03J01292
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 熱工学
Research InstitutionTokyo University of Science
Research Fellow 田中 志穂  東京理科大学, 理工学研究科機械工学専攻, 特別研究員DC1
Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed(Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost : ¥2,700,000)
Fiscal Year 2005 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Fiscal Year 2004 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Fiscal Year 2003 : ¥900,000 (Direct Cost : ¥900,000)
Keywordsマランゴニ対流 / 粒子 / 表面張力 / 対流パターン / 微少重力 / 微小重力
Research Abstract

粒子集合現象(PAS)のうち,粒子がひも状に集合するSpiral loop PAS (SL-PAS)に関して,以下に示す成果を得た.
(1)小型ロケットを用いた宇宙実験結果の解析と地上実験との比較
PAS発生に対する重量の影響を調べるため,昨年度11月,Sweden (Kiruna)において小型ロケットMAXUS-6を用いた微小重力実験を実施した結果,微小重力下におけるモード(m)=3及び2のSL-PASの存在を始めて見出している.このとき得られた画像データを解析し宇宙実験におけるSL-PASの三次元的構造を再構築することに成功した.またこれを同条件の地上実験結果と比較することにより,地上実験と宇宙実験におけるSL-PASの差異を見出した.また,宇宙実験ではアスペクト比を変化させる過程でしか観察されなかったm=2におけるSL-PASに関して,地上実験結果と比較することにより,今後行われるISS実験につながる有意な考察を得た.これらの結果は,ヨーロッパ微小重力学会および日本微小重力応用学会で発表した。
(2)TS-PASの発生必要条件
実験により得られたSL-PAS上の個々の粒子の挙動,数値シミュレーションによる自由表面の温度伝播及び液柱内部の周方向回転成速度成分と比較することにより,SL-PASの発生には自由表面上のマランゴニ効果と液柱内部を一巡する周方向流れの発現が不可欠であることを見出した.これまでの結果とあわせ,SL-PASの研究成果をPhysics of Fluidsに発表した.
(3)様々な粒子集合
液柱径,試験流体を変化させることによって,これまで発見している粒子集合に加えて,新しい粒子集合を捕らえることに成功した.

Report

(3results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report

Research Products

(10results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article Publications

  • [Journal Article] Particle accumulation structures in time-dependent thermocapillary flow in a liquid bridge under microgravity, Part I : realization of PAS with m=32005

    • Author(s)
      S.Tanaka, H.Kawamura, D.Schwabe, A.Mizyov
    • Journal Title

      Bulletin of the European Low gravity Research Association 24

      Pages : 216-216

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Particle accumulation structures in time-dependent thermocapillary flow in a liquid bridge under microgravity, Part II Attempts to find PAS m = 22005

    • Author(s)
      D.Schwabe, A.Mizyov, S.Tanaka, H.Kawamura
    • Journal Title

      Bulletin of the European Low gravity Research Association 24

      Pages : 217-217

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Particle Accumulation Structure in Thermocapillary Convection of Small Liquid Bridge2005

    • Author(s)
      Y.Sasaki, S.Tanaka, H.Kawamura
    • Journal Title

      Sixth Japan/China Workshop on Microgravity Sciences 23A031

      Pages : 44-45

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] MAXUS6による液柱内粒子集合(PAS)の宇宙実験2005

    • Author(s)
      河村洋, 田中志穂, 佐々木幸枝, Dietrich Schwahe
    • Journal Title

      第21回宇宙利用シンポジウム講演論文集 21

      Pages : 130-133

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 液柱内マランゴニ対流における粒子集合現象2004

    • Author(s)
      田中志穂, 上野一郎, 河村洋
    • Journal Title

      日本機会学会論文集(B編) 70

      Pages : 997-175

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 液柱内マランゴニ対流における回転振動流と動的粒子集合2004

    • Author(s)
      田中志穂, 高塚正夫, 上野一郎, 河村洋
    • Journal Title

      第41回日本伝熱シンポジウム講演論文集 I

      Pages : 107-108

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Flow structure and particle accumulation in thermocapillary convection in a liquid bridge

    • Author(s)
      S.Tanaka, H.Kawamura, I.Ueno, D.Schwabe
    • Journal Title

      Physics of Fluids (受理)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Particle accumulation structures in time-dependent thermocapillary flow in a liquid bridge under microgravity

    • Author(s)
      D.Schwabe, S.Tanaka, A.Mizev, H.Kawamura
    • Journal Title

      Microgravity Science and Technology (受理)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Publications] Shiho T. et al.: "Non-Linear flow field and dynamic particle accumulation in the thermocapillary convection of a liquid bridge"Microgravity transport processes in fluid, thermal, biological and materials Sciences III (Switzerland,9/14-19). MTP-03. 76 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 田中 志穂 他: "液柱内非線形温度差マランゴニ対流場における動的粒子集合"The Japan Society of Microgravity Application. 20. 30 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

URL :

Published : 2003-04-01   Modified : 2016-04-21  

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