気泡列の安定性評価による気泡クラスター形成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24K00801
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 真田 俊之 静岡大学, 工学部, 教授 (50403978)
• 研究分担者: 水嶋 祐基 静岡大学, 工学部, 准教授 (30844716) ; 楠野 宏明 関西大学, システム理工学部, 助教 (90966029)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2026年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2025年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2024年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
• キーワード: 気泡 / 揚力 / 界面活性剤 / 気泡間相互作用 / 変形

研究開始時の研究の概要

炭酸飲料内の気泡は、通常均等に分散して上昇するが、シャンパンの場合、気泡は列をなして上昇する。また気泡流中では気泡が局所的に集結するクラスターを形成する場合がある。このクラスターは乱流境界層内での大規模渦構造の変調、さらには摩擦抵抗低減を発現するため、その形成機構の解明が求められているが、相互作用が存在する最小単位である二気泡間の相互作用モデルのみでは、これを説明できない。本研究は、気泡径と発生頻度を独立に制御可能な実験と、境界層を考慮した複数の変形可能な気泡を取り扱う数値解析手法を用いて、気泡列の特徴的な構造の形成機構を解明し、新たな気泡間相互作用モデルを提案する。