流動非球形粒子の個別サイズ・形状光学測定手法に関する研究

Research Project

Project/Area Number	08650257
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	Thermal engineering
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	岡本達幸大阪大学, 工学部, 助教授 (40127204)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	高城敏美大阪大学, 工学部, 教授 (40029096)
Project Period (FY)	1996 – 1997
Project Status	Completed (Fiscal Year 1997)
Budget Amount *help	¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000) Fiscal Year 1997: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000) Fiscal Year 1996: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords	非球形粒子 / 個別粒子サイズ / 個別粒子形状 / マックスウェル電磁方程式 / 直接差分解法 / 光散乱数値予測 / 無反射境界条件 / 実験的検証 / 流動粒子 / 粒子サイズ / 粒子形状
Research Abstract	粒子の分散挙動を研究するには,個別非球形粒子のサイズをできれば速度とともに捉える必要があることを踏まえ,非球形粒子群中の個別粒子のサイズ・形状を光学的に計測する手法を開発するための基礎として,粒子によるレーザ光の散乱を数値予測するプログラムの開発を進めた. まず最初は,計算負荷の二次元場において,よく知られた干渉問題の計算を電磁方程式の直接差分解法で行い,この計算法が光の干渉を正当に計算できることを確認した.次に,完全導体で囲まれた空間に置かれた非球形ではあるが,簡単な形状の完全導体粒子による散乱を計算し,電波工学の分野で他の方法で求められている解との比較を行って,これに関しても妥当な解が得られることを確認した. 通常の散乱問題を扱うためには,計算領域端における反射が計算結果を乱すため,計算領域端のすぐ内側に,内部領域と屈折率が等しく,その表面では反射を生じない吸収層を配置する方法で反射を抑制する方法を工夫し,散乱対による散乱模様を乱させないことに成功した. 2次元円柱による散乱のシミュレーション結果を実験的に検証するための装置の製作を行い,CCDカメラで散乱パターンを捕捉することができた.現在,検証作業中である.