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不純物を含む水中における気泡と壁面間相互作用に関する実験的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K03934
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関大阪府立大学

研究代表者

小笠原 紀行  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00552184)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード混相流 / 気泡 / 壁面 / 薄い液膜 / 気泡クラスタ / 電解質 / 界面活性剤 / 液膜 / 光干渉計 / 気泡壁面間相互作用
研究成果の概要

連続相としての液相中に分散相として気体が存在する流れである気泡流においては,気泡気泡間や気泡壁面間の相互作用がその流動構造の決定に重要な因子となる.本研究では,複数の気泡や壁面間の相互作用の結果としてもたらされる気泡クラスタ形成や気泡合体といった現象を対象とした実験を行うことで,主に水中に含まれる電解質や界面活性剤の影響を加味した上で解析した.その上で,気泡間相互作用や液膜の薄膜化の素過程を定量的に評価した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

気泡流の流動予測は,工業分野における気泡流利用の最適化や新規手法の開発において不可欠なものである.今回の研究成果は,水中の不純物の影響を加味した上で流動構造の決定因子である気泡間相互作用や液膜の薄膜化に関する未知であった基礎的な知見を取得したことであることに学術的な意義がある.また,これらの成果は気泡流予測のモデリングにおいて貴重な情報であり,今後の予測精度の向上等に対する貢献が期待できる.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] The effect of contamination on the bubble cluster formation in swarm of spherical bubbles rising along an inclined flat wall2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ogasawara, H. Takahira
    • 雑誌名

      Nuclear Engineering and Design

      巻: 337 ページ: 141-147

    • DOI

      10.1016/j.nucengdes.2018.06.019

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 斜め平板下を上昇する球形気泡群における二気泡間相互作用2021

    • 著者名/発表者名
      山本草太, 字廻勇哉, 小笠原紀行, 高比良裕之
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 気泡-マイカ平板間における液膜の薄膜化過程に対する水中の不純物と接近速度の影響2021

    • 著者名/発表者名
      古結慶幸, 小笠原紀行, 高比良裕之
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 斜め平板下を上昇する球形気泡群による気泡クラスタ形成に係る気泡間相互作用2021

    • 著者名/発表者名
      山本草太, 字廻勇哉, 小笠原紀行, 高比良裕之
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 気泡が固体平板に接近する際に形成される薄膜の動的挙動に対する水中の不純物の影響2021

    • 著者名/発表者名
      古結慶幸, 小笠原紀行, 高比良裕之
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 斜め平板下を上昇する気泡群における二気泡間相互作用力の評価2021

    • 著者名/発表者名
      字廻勇哉, 山本草太, 小笠原紀行, 高比良裕之
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 接近する気泡とマイカ平板間に形成される液膜変形に対する接近速度と液相中の不純物の影響2020

    • 著者名/発表者名
      本西泰大, 古結慶幸, 小笠原紀行, 高比良裕之
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め壁面下を上昇する球形気泡群による気泡群のクラスタ化挙動の統計的解析2020

    • 著者名/発表者名
      中村大亮, 山本草太, 小笠原紀行, 高比良裕之
    • 学会等名
      日本機械学会 第98期 流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 気泡とマイカ平板間に形成される液膜挙動に対する水中の不純物及び接近速度の影響2020

    • 著者名/発表者名
      古結慶幸, 本西泰大,小笠原紀行, 高比良裕之
    • 学会等名
      日本機械学会第98期流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め平板下を上昇する球形気泡群における過渡的な気泡間相互作用2020

    • 著者名/発表者名
      山本草太, 中村大亮, 小笠原紀行, 高比良裕之
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Electrolytes on the Drainage and Rupture of the Thin Liquid Film Formed Between a Bubble and a Solid Surface2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Ogasawara, Daiki Tanaka, Yasuhiro Motonishi, Hiroyuki Takahira
    • 学会等名
      ASME - JSME - KSME Joint Fluids Engineering Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The interaction among spherical bubbles rising along an inclined flat wall2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Ogasawara, Shohei Goda, Daisuke Nakamura, Hiroyuki Takahira
    • 学会等名
      10th International Conference on Multiphase Flow
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 斜め平板下を上昇する気泡群における気泡間相互作用2019

    • 著者名/発表者名
      小笠原紀行,合田昌平,中村大亮,高比良裕之
    • 学会等名
      第65回理論応用力学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め平板下を上昇する球形気泡群による横並びの気泡列形成2019

    • 著者名/発表者名
      合田昌平,中村大亮,小笠原紀行,高比良裕之
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of impurities in water on bubbly flow and bubble-bubble interaction2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Ogasawara
    • 学会等名
      3rd Transport Phenomena Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マイカ平板と気泡間に生じる液膜の排水に対する不純物の影響2019

    • 著者名/発表者名
      本西泰大,小笠原紀行,高比良裕之
    • 学会等名
      日本機械学会第97期流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め壁面下を上昇する球形気泡群による気泡クラスタ形成に対する界面活性剤の影響2019

    • 著者名/発表者名
      中村大亮,合田昌平,小笠原紀行,高比良裕之
    • 学会等名
      日本機械学会第97期流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of electrolytes on the liquid film rupture and the interaction force between a bubble and a glass surface2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ogasawara, N. Okubo, D. Tanaka, H. Takahira
    • 学会等名
      8th European-Japanese Two-Phase Flow Group Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 斜め平板下を上昇する少数気泡群における気泡間相互作用の実験的解析2018

    • 著者名/発表者名
      合田昌平,高比良裕之,小笠原紀行
    • 学会等名
      混相流シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め平板下を沿って上昇する球形気泡群によるクラスタ挙動の解析2018

    • 著者名/発表者名
      小笠原紀行,合田正平,高比良裕之
    • 学会等名
      日本機械学会第96期流体工学部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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