| 研究概要 |
本研究の目的は,壁面衝突微粒化について,液膜生成過程,液膜流動,液膜分裂過程を明らかにし,高効率な噴霧生成への応用を検討することである。まず初年度は,平壁面に高速液噴流を衝突させ,壁面上の液膜を触針法を用いて測定した。測定結果によれば,液噴流軸を含み壁面に直交する面内で膜厚は最大となり,周辺にいくにしたがって一旦減少し最小となった後,再び急激に増大することが分かった。次に,壁面上の液膜流動の理論解析を行って膜厚の測定結果と理論解析結果を比較した。その結果,液膜厚さの測定値と解析結果はほぼ一致した。ただし,液膜厚さの最小値は測定値の方がやや大きくなった。次年度は尼半円状に凹んだ壁面に液噴流を衝突させ膜厚の測定を行って,平壁面に衝突させた場合との比較を行った。まず,曲壁面上の液膜の厚さを触針法を用いて測定した結果,膜厚に対する衝突角度,液噴流のレイノルズ数,衝突点からの距離の影響については平壁面の場合と同様であることが分かった.また,液膜流の中心線からの距離に対する膜厚の定性的な変化については平壁面の場合と同様であるが,膜厚の絶対値については,曲壁面の場合が平壁面の場合の約2倍であることが新たに分かった。その原因として,テイラー・ゲルトラー渦の発生が挙げられる。その指標となる,ゲルトラー数が6〜9の範囲で渦が発生するとされているが,理論解析結果から,衝突点から測定点まで流れに沿ってゲルトラー数の最大値を計算すると,6〜9の範囲に入り,渦が発生する可能性があることが分かった。渦が発生するとエネルギーが消散し,速度が減少して膜厚が厚くなる。これらの結果から,液噴流が曲壁面に衝突し液膜が生成すると,平壁面に比べてその膜厚が厚くなり,分裂して噴霧になると特性が悪化することが明らかとなった。
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