| 研究課題/領域番号 |
19H02067
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
細川 茂雄 関西大学, 社会安全学部, 教授 (10252793)
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| 研究分担者 |
冨山 明男 神戸大学, 工学研究科, 教授 (30211402)
林 公祐 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60455152)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2019年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
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| キーワード | 流体工学 / 混相流 / 界面 / 界面活性剤 / 吸着・脱離 / 流体計測 / 流体力 / 時空間フィルタ流速計 / 吸着 / 液滴 / 時空感フィルタ流速計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多くの工業分野，自然界において気泡や液滴を含む流れが見られるが，界面活性剤などの汚染物質が含まれる場合，気泡/液滴と周囲流体間の輸送現象が清浄系と異なることが知られている．しかし，変形しながら流動する界面への界面活性剤の吸着/脱離に関する知見は少なく，数値予測においても未検証のまま静的な系における吸脱着モデルが利用されている．本研究では，変形・変動する流動界面に適用できる高精度速度分布計測に基づく界面上界面活性剤濃度評価手法を開発数るとともに，本手法を用いて流動する界面への界面活性剤の吸着/脱離特性に及ぼす界面変形・変動を明らかするとともに，数値計算に利用できるモデルの開発を目指す.
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| 研究成果の概要 |
多くの工業分野、自然界において気泡や液滴を含む流れが見られ、界面活性剤などの汚染物質の界面への吸着により気泡/液滴と周囲流体間の運動量/熱/物質移動が清浄系と異なることが知られている。静止した界面への界面活性剤の吸着脱離特性に比べ、流動を伴う界面への吸着脱離に関する知見は少なく、数値予測精度向上などを阻んでいる。本研究では、高精度速度分布計測に基づく界面上界面活性剤濃度評価手法を発展させ、液滴表面に作用する局所粘性応力、圧力を評価し、界面活性剤の吸着と流体力の関係を明らかにした。また、当該手法を一般座標系測定領域に拡張することにより、変形液滴界面の流体力学的特性と界面活性剤吸着状態を評価した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は、変形を伴う界面における界面活性剤濃度および界面に作用する粘性応力と圧力を評価できる計測手法を提供するとともに、実験データがほとんどなかった流動界面への界面活性剤の吸着・脱着特性に関する定量的データを提供するものであり、汚染系気泡・液滴の数値計算・モデルの検証および流動界面への吸着・脱離現象の解明に有益である。また、流動界面に対する吸着・脱離特性は従来の静的モデルではなく一般化Frumkin-Levichモデルにより概ね表現できる結果は数値予測精度向上に重要な知見である。さらに、本研究で開発した界面近傍速度分布および局所流体力測定法は、物体周囲流動の分析にも貢献するものである。
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