| 研究課題/領域番号 |
19K14886
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
山田 格 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40772067)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 水 / 凍結 / 近赤外線 / 水の近赤外吸光特性 / 数値計算 / 散逸粒子動力学法 / 計算誤差 / 画像解析 / マイクロ流路 / 水の凍結 / 近赤外光 / 温度測定 / 界面同定 / 相互相関関数 / 近赤外吸光特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，過冷却を促進し，水の凍結を遅らせることができる表面加工技術が開発され，この表面の工学的な応用（例えば飛行機の翼に本加工を施し燃費を向上させるなど），ならびに食品製造技術への応用（例えば細胞を壊さない冷凍技術の開発など）に注目が集まっているが，その凍結メカニズムには未解明な部分が多い．本研究は，過冷却水の凍結現象の中でも，凍結開始直後に現れる微小な氷粒子の運動を観察することで，同運動が過冷却水の凍結現象そのものに及ぼす影響を解明するものである．
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| 研究成果の概要 |
微小氷粒子運動メカニズムおよびその熱輸送への影響の解明を目的として，実験では，マイクロ流路内で発生する1次元凍結現象における凍結界面の同定，および流路内の微小氷粒子挙動の画像解析を実施し，数値計算では，散逸粒子動力学（DPD）法の信頼性向上のため，物性値に関係する諸量の誤差評価を実施した．
実験では，マイクロ流路内凍結における凍結進行，および凍結によって生じる微小氷粒子の挙動解析を非接触測定する手法を提案し，定量的な計測を実現した．数値計算では，流体の粘性係数の算出のために使用されるせん断応力の誤差の時間刻み幅に対する変化は，DPD計算の誤差評価でよく用いられる温度と異なる傾向を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水の凍結は様々な工業製品（例えば航空機，熱交換器）の性能を劣化させる要因となる．これを抑制するため，近年では，微細表面加工技術の発展による過冷却促進壁面，すなわち不凍面製造技術の開発が注目があつまっている．これらの技術を後押しするために学術的視点からの基礎研究は不可欠である．本研究では，過冷却水の凍結現象と従来の凍結の違いは何か，という学術的な視点から考察するため，微小な空間における非接触測定技術を提案し，この実用性を確認することから開始し，本研究を通して本技術の実用性を示した．本技術により，本現象の基礎研究のさらなる進歩および上述の機器の性能向上が見込まれる．
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