| 研究概要 |
マイクロバブルは気液界面の接触面積が格段に増加する,その消滅時に圧力が急激に増加する,などのことがいわれ,例えば,気体の液中への溶解,滅菌・殺菌,有機物の分解などに,さらに高速のキャビテーション気泡噴流は気泡が圧壊する際の衝撃力を利用しピーニングなどに応用する試みがあるが,流動特性などの基礎的な事項については不明な点が多くそれらの解明が待たれている。これらのことは工学的に重要であるばかりでなく,種々の応用に対しても極めて重要な基礎的知見となる。
本研究では,a)マイクロバブルのより効率的な生成法と,b)マイクロバブル気泡噴流及びc)高速のキャビテーション噴流,及びキャビテーション気泡噴流の基礎的な特性(流動特性,気泡の溶解解特性,など)について解析し,d)種々の実際的な応用への基礎的な資料を供することを目的としている。
上記の,a)については,水中水噴流の速度勾配の大きなせん断層を使って気泡を微細化する方法を新たに提案している(特願2005-28780)が,さらにその高性能化(気泡の微細化,低所要動力化)を図るとともに、また,共鳴ノズルの使用についても検討した。また、b),c)については,大型水槽中に上記マイクロバブル生成ノズルを設置し,それによって生起されるマイクロバブル気泡噴流の速度分布,圧力分布などの流動特性や気泡の微細化特性,及び気泡の溶解特性,などを主に実験的に明らかにした。速度分布は,LDA(Laser Doppler Anemometer),PIV(Particle Image Velocimetry)で測定し,マイクロバブル気泡噴流,及び高速のキャビテーション噴流,キャビテーション気泡噴流の拡散の様子,周囲流体との混合の様子などの流動特性を詳細に明らかにした。さらに、d)についてマイクロバブル気泡噴流の実際的な応用としてそのエアレーション特性を明らかにするとともにマイクロバブルの気泡塔への応用を提案し、特性を明らかにした。
これらのことは従来明らかにされておらず,工学的、工業的に重要な基礎的知見と考えられる。
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