| 研究課題/領域番号 |
21K14097
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 九州大学 |
|---|
研究代表者 |
王 振英 九州大学, 工学研究院, 助教 (20896633)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-02-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
|
|---|
| キーワード | 三相界線 / 蒸発 / 液滴 / 熱マランゴニ効果 / ラプラスプレッシャー / ファンデルワールス力 / three phase contact line / flow pattern / droplet / capillary / Marangoni flow / interfacial mass flux / wetting dynamics / droplet evaporation / capillary force / Three phase contact line / Nanostructure / Atomic Force Microscope / Precursor film / Wetting and spreading |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
The project aims to realize high-resolution observation of three phase contact line with relative motion taking place at the liquid-solid interface. The spatiotemporal evolution detected by AFM will be numerically fitted with Direct Numerical Simulation (DNS) based on the precursor film theory.
|
| 研究成果の概要 |
数値モデリング、軌道解析、赤外線サーモグラフィー、および数学的解析を使用して、毛細管力、蒸発、および熱マランゴニ効果の相互作用によって揮発性液滴三相界線のダイナミクスをスケールできることを示した。状態図を使用してこれらの時空間相互作用を定量化した。三相界線の拡散法則は、タナーの法則を、飽和蒸気圧が10^1~10^4Paの油から冷媒までの液体と、熱伝導率が 10^-1~10^3W/m/Kの基板上に拡張することによって導出された。さらに、三相界線付近の流れパターンの遷移に関する普遍的な基準を導出し、界面流の接線速度を数学的に分解することによって毛細管速度とマランゴニ速度の時空間変化を定量化した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
制御可能な液体輸送は、電子機器の冷却、化学分析、生物医学診断において重要な役割を果たす。アプリケーションにおける実際のケースでは、ほとんどの液体は揮発性であるため、通常は蒸発が伴う。本研究は、実際のシナリオに直接対応する、熱伝導性基板上で蒸発する液滴の予測可能な拡散と流動状態の理論的基盤を提供する。状態図による支配的なメカニズムの分解は、質量流束の強さや液体と固体の熱特性に対応する流れの遷移など、既存の文献で物議を醸している問題のいくつかに対する普遍的な基準を提供する。研究の結論は、液体と固体の特性がよく調和したエレクトロニクス冷却および熱管理デバイスの新しい技術の開発に応用できる。
|
