| 研究課題/領域番号 |
20H02061
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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 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
渡部 正夫 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30274484)
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| 研究分担者 |
小林 一道 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80453140)
藤井 宏之 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00632580)
真田 俊之 静岡大学, 工学部, 教授 (50403978)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
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| キーワード | 液滴衝突 / 液膜流れ / スプラッシュ / 不安定性現象 / 高オーネゾルゲ液滴 / 不安定現象 / 接触線移動 / 不安定製現象 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，「高Oh液滴の固体面衝突直後に発生するcorona splashとprompt splashの発生条件を明らかにし，二つのsplashの発生メカニズムを説明する理論モデルを構築すること」である．研究代表者は「高Oh液滴のsplash発生メカニズムは低Oh液滴とは大きく異なる」ことを学術的創造性の高い仮説として設定した．研究代表者らが開発した，低圧力環境下での高速液滴衝突の実現が可能な独自性の高い実験装置を活用して，高Oh液滴の衝突実験を行い，力学的作用を明らかにし，上記仮説を検討し，corona splashとprompt splashの発生メカニズムについて考察する．
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| 研究成果の概要 |
固体表面への液滴衝突はインクジェット印刷，超清浄洗浄等の技術応用において重要な技術的要素である．本研究では，高粘度小径の高Oh液滴が固体表面に衝突した際の不安定性現象に着目し，４つの研究項目（滑らかな固体表面への高粘度液滴衝突の観察，異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突時に発生するwetting failureの観察，異なる表面粗さを有する固体表面への減圧チャンバ内での高速液滴衝突の観察，異なる接触角および電荷帯電量を有する固体表面への液滴衝突時に形成される空気薄膜の高速度カラー光干渉計による観察）を行うことにより，splash発生現象を考察した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
液滴の固体表面衝突後に，液滴の一部は変形し固体表面上を液膜として進展する．衝突速度が十分大きい場合には，液膜周縁部の流れが不安定となり，周縁部から二次液滴が発生する．本研究を遂行することにより，水と比較して10 - 20倍の高粘度の液滴の場合には，低粘度液滴衝突では観察されない種類の二次液滴が発生することを明らかにした．また，二次液滴発生には，固体表面の濡れ性・表面粗さが大きく影響を及ぼすことを明らかにした．液滴と固体面との衝突は，噴霧塗装，スプレー乾燥，インクジェット印刷等の様々な産業分野におけるプロセスにおいて本質的に重要な物理過程であるため，これらの産業分野の新たな展開に寄与する
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