疎水性表面微細構造の最適化による層流域の抵抗減少効果に関する研究

• 研究課題/領域番号: 22760134
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 小方 聡 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (50315751)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 抵抗減少 / 層流 / 疎水性 / マイクロバブル / マイクロチャンネル / 流体工学 / マイクロ・ナノデバイス / 固気液界面 / 疎水 / すべり境界条件

研究概要

流路壁面の表面性状(親水・疎水,表面構造)が気液界面の挙動に与える影響,その気液界面が抵抗減少効果に及ぼす影響を数値解析により明らかにした.本研究の結果,疎水性の表面微細構造の場合のみ,微細構造内に気泡を保持して気液界面を形成することが分かった.この気液界面は最大33%の抵抗減少効果を生じさせる要因であることを示した。抵抗減少効果は気液界面の位置や配置,流路高さ, Re数の影響を受けることを明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Drag Reduction by Hydrophobic Microstructures (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi OGATA and Keigo SHIMIZU
  • 雑誌名: Journal of Environment and Engineering 巻: Vol.6, No.2 ページ: 291-301
  • NAID: 130000423931
• [学会発表] 疎水性微細構造に形成されるマイクロバブルによる流れの抵抗低減 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋智史, 小方聡
  • 学会等名: COMSOL conference 2011 Tokyo
  • 発表場所: 秋葉原UDX(東京)
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] マイクロチャンネル内流れにおける壁面性状の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川合智大, 小方聡
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] 疎水性微細構造に形成されるマイクロ (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋智史,小方聡
  • 学会等名: バブルによる流れの抵抗低減COMSOL conference
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] マイクロチャンネル内流れにおける壁面性状の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 川合智大,小方聡
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会講演論文集
• [学会発表] 疎水性微細構造によるマイクロチャンネル流れの抵抗減少効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関川雅文, 小方聡
  • 学会等名: 日本機械学会 流体工学部門 講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 疎水性微細構造によるマイクロチャンネル流れの抵抗減少効果日本機械学会 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関川雅文,小方聡
  • 学会等名: 流体工学部門講演会
• [備考]
  • URL: http://www.eng.metro-u.ac.jp/fluid/home/index.html