| 研究課題/領域番号 |
03804021
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
物理学一般
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
高木 隆司 東京農工大学, 工学部, 教授 (80015065)
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| 研究分担者 |
佐野 理 東京農工大学, 工学部, 助教授 (80126292)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1992
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| 研究課題ステータス |
完了 (1992年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1992年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1991年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 液体界面 / 表面張力 / 自励振動 / 非平衡 / パターン形成 / アランゴーニ対流 / 液滴振動 / 線形安定性理論 / マランゴーニ対流 / 液滴 / 熱非平衡 / 非線形振動 / 動的パタ-ン |
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| 研究概要 |
1.液体窒素、水、あるいはエタノールの液滴を、沸点よりはるかに高い水平な板の上に置き、それに生じる自励振動を観察し、振動数を測定した。液体窒素については、200℃まで熱した電気炉の中、あるいは窒素の蒸気で-90℃まで冷やした箱の中に置いた。水、あるいはエテノールについては、300-400℃の板に置いた。いずれの場合も、蒸発してなくなるまでに、平面形が正n角形になる規則的な振動が現れた。しかし、nがいくつになるかというモードの選択には、物質の種類や周囲温度により微妙な差が観察された。
2.薄い層内で化学反応を伴う液体界面については、界面活性剤を含む水層とヨードイオンを含む油層の界面に発生する対流運動、いわゆるマランゴーニ対流について理論的に解明した。両側の流体についてはストークス方程式と拡散方程式、界面については界面張力、界面活性剤の吸着、等を考えた境界条件を設定し、線形安定理論を展開した。その結果、水平方向の波長のすべての値で対流は不安定だが、ある値の所で最も不安定になること、その波長は関係する種々のパラメーターに依存することがわかった。
3.水と等しい密度を持つオルトトルイジンという有機液体の液滴を、水の中に中立浮遊させ、外から加振器によって刺激を与え、現れる振動モードと共鳴振動数を測定した。液滴表面の1箇所を刺激すると、軸対称なモードが現れたが、2箇所を刺激すると、正多面体になるモードが現れやすいことがわかった。それらの共鳴振動数は、代表者らによって導かれた理論値とよく一致した。
以上から、非平衡液体界面におけるパターン形成の物理的な機構が、かなり明らかになった。一方、強い過熱状態の液滴の振動で、モード選択の理論的な機構はまだ未解決である。
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