宇宙空間での液滴流の捕集と飛散を分ける閾値の特定

Research Project

Project/Area Number	16686048
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Aerospace engineering
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	戸谷剛北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00301937)
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥26,650,000 (Direct Cost: ¥20,500,000、Indirect Cost: ¥6,150,000) Fiscal Year 2005: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000) Fiscal Year 2004: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Keywords	液滴 / 捕集 / 飛散 / 液滴ラジエータ / Liquid Droplet Radiator / 閾値 / 微小重力 / 真空 / ウェーバー数 / オネソルジ数
Research Abstract	平成16年度は親油性表面での、平成17年度は疎油性表面での、液滴の飛散と捕集を分ける閾値について調べた。作動流体には、液滴ラジエータでの使用が考えられているシリコンオイル(信越化学工業株式会社KF96-50cSt)を用いた。シリコンオイルと親油性を持つ表面はアルミ面をもちいることで、疎油性を持つ表面はアルミ面に撥油剤(信越化学工業株式会杜KP-801)を塗布することで実現した。宇宙空間(微小重力,真空環境)での液滴の捕集と飛散を模擬するために、液滴の衝突は真空チャンバー内で行い、航空機(ダイヤモンドエアサービス株式会社MU-300)を用いて微小重力実験を行った。その結果、以下の知見を得た。 1.通常重力下での液滴の飛散と捕集を分ける閾値(K=We×Oh^<-0.4>)は、親油性表面で○○○、疎油性表面で○○○であることが分かった。 2.宇宙空間と通常重力下での液滴の捕集と飛散の結果を比較したところ、微小重力下と地上重力下での結果に違いがないことが分かった。 3.宇宙空間での液滴の飛散と捕集を分ける閾値は、微小重力実験の回数が少ないことから、はっきり特定することはできなかったが,1,2の結果より、通常重力下での閾値の値と違いがないことを推測することができた。 4.親油性表面と疎油性表面で液滴の捕集と飛散を分ける閾値に大きな違いがないことから、液滴回収器の表面は親油性でも疎油性でも良いことが分かった。 5.1.の結果は従来の報告よりも大きい値であり、使用した作動流体の粘性、表面張力の違いが原因と推測される。 6.液滴の捕集と飛散を分ける閾値は、液膜厚さには依存しないことが分かった。従来の報告よりも液滴速度が高速(○○〜○○m/s)であるため,液滴の持つ運動量により,液滴の衝突部の流体が排除され,液膜厚さがほぼ一定であったためであると推測された。