同心二重マイクロノズルより生成する複合液滴の数値解析

• 研究課題/領域番号: 24560917
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 本間 俊司 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (90219246)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: Compound Droplet / Numerical Simulation / Front-Tracking / Dual Nozzle / Compound Drop

研究成果の概要

流路の設計指針や最適な操作条件を見出すことを目的とし、同心二重ノズルからの液滴生成に関する数値シミュレーションを行い以下の知見を得た：①外部流体を加速するためにノズル前方に配置したオリフィスの径によって、液滴生成モードが変化する。②外部流体を加速するためにノズル前方に配置したオリフィスの長さは、液滴生成にほとんど影響がない。③外部流体の流量を制御することによって、複合液滴の生成モードが変化する。④殻流体の流量がある一定値を超えると液滴径が急に大きくなり、その大きさは元の液滴体積の整数倍である。⑤外部流体の流量がある一定値を超えると液滴径が急に大きくなり、その大きさは元の液滴体積の整数倍である。

研究成果

• [雑誌論文] Computations of Compound Droplet Formation from a Co-axial Dual Nozzle by a Three-Fluid Front-Tracking Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Homma, S., Moriguchi, K., Kim, T., Koga, J
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 巻: 47 号: 2 ページ: 195-200
  • DOI: 10.1252/jcej.13we125
  • NAID: 130003361308
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computations of Breakup Modes in Laminar Compound Liquid Jets in a Coflowing Fluid (2013)
  • 著者名/発表者名: Truong V. Vu, S. Homma, G. Tryggvason, John C. Wells, H. Takakura
  • 雑誌名: International Journal of Multiphase Flow 巻: 49 ページ: 58-69
  • DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2012.10.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Calculations of Pattern Formation of Compound Drops Detaching from a Compound Jet in a Co-Flowing Immiscible Fluid (2012)
  • 著者名/発表者名: Vu, T. V., Wells, J. C., Takakura, H., Homma, S., Tryggvason, G.
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 巻: 45 号: 9 ページ: 721-726
  • DOI: 10.1252/jcej.11we256
  • NAID: 130001858762
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computations of Compound Capillary Jets (2012)
  • 著者名/発表者名: Vu, T. V., Wells, J. C., Takakura, H., Homma, S., Tryggvason, G.
  • 雑誌名: Proceedings of International Conference on Advances in Computational Mechanics 巻: なし
• [雑誌論文] Numerical Simulations of Dripping – Jetting Transition of Laminar Capillary Compound Jets in a Co-flowing Outer Fluid (2012)
  • 著者名/発表者名: Vu, T. V., Wells, J. C., Takakura, H., Homma, S., Tryggvason, G.
  • 雑誌名: Proceedings of The 8th KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference 巻: なし
• [雑誌論文] Computations of compound drop formation: The effect of slit on the size of resulting compound droplets (2012)
  • 著者名/発表者名: Kim, T., Homma, S., Koga, J.
  • 雑誌名: Proceedings of IWPI2012 巻: なし
• [学会発表] 液液系における単一液滴の上昇シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤太治、馬場諒馬、シャザハナニ、本間俊司、古閑二郎
  • 学会等名: 化学工学会 第８０年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学 （東京都・江東区）
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] 液液系における単一液滴の運動に関する数値シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤太治、本間俊司、古閑二郎
  • 学会等名: 化学工学会 新潟大会
  • 発表場所: 新潟大学 （新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-23
• [学会発表] Compound Droplet Formation with Flow Focusing (2014)
  • 著者名/発表者名: Homma, S., Kim, T., Koga, J.
  • 学会等名: International Symposium on Multiscale Multiphase Process Engineering, MMPE2014
  • 発表場所: Crowne Plaza Hamburg - City Alster, Hamburg, Germany
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27
• [学会発表] フロー・フォーカシングによる複合液滴の生成機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本間俊司、Kim Taeseon、古閑 二郎
  • 学会等名: 化学工学会 第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学 （福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] Flow Focusingによるマイクロカプセル生成の数値シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 本間俊司、Kim Taeseon、古閑 二郎
  • 学会等名: 日本混相流学会 混相流シンポジウム2014
  • 発表場所: 道民センター「かでる2・7」 （北海道・札幌市）
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-30
• [学会発表] 液液系、液滴生成におけるDripping-Jetting遷移 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本間俊司、古閑二郎
  • 学会等名: 化学工学会第７９年会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] Computations of Compound Droplet Formation in a Flow Focusing Device (2013)
  • 著者名/発表者名: Homma, S.
  • 学会等名: 5th Asia Pacific Congress on Computational Mechanics
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] 二重ノズルから生成する複合液滴のシミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: キムテソン、本間俊司、古閑二郎
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] Formation of a Laminar Compound Jet and Its Breakup into Compound Droplets (2013)
  • 著者名/発表者名: Truong, V. V., Takakura, H., Wells, J. C., Homma, S., Tryggvason, G.
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 招待講演
• [学会発表] 複合液滴の生成シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 本間俊司、森口公太、キムテソン、古閑二郎
  • 学会等名: 化学工学会第４４回秋季大会
  • 発表場所: 東北大学