熱流動制御による球殻の大量生成法の研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04452138
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 橋本 弘之 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10006174)
• 研究分担者: 川野 聡恭 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (00250837) ; 佐藤 六郎 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (90006180) ; 渡部 英夫 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (10006190) ; 庵原 昭夫 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (20091655)
• キーワード: 中空液滴 / 固体球殻 / 界面流動 / 複合流体 / 流体の機能性 / 混相流 / 数値流体力学 / 熱伝達

研究概要

本研究は申請者らが独自に開発した気-液-液系中空液滴生成装置を用い,連続生成される中空液滴を急冷凝固させることによる固体球殻の大量生成法の研究を行った.これは従来,米国NASAが1985年に開発した方法に比べて,装置が著しく小型であり,その構造が簡単であるとともに,中空液滴を液体急冷するため,流体力学的な外力を中空液滴に加えやすく,その流動特性や凝固特性を制御できるという利点を持つ.前年度に引き続き本年度は,中空液滴の流動特性や凝固特性を詳細に明らかにするため,亜硝酸塩系溶融塩など種々の融体を用いて,CCDカメラにより中空液滴の局所上昇速度,界面振動や変形,凝固特性,熱伝達特性および物質伝達特性に関する研究を理論ならびに実験の両面から研究した.すなわち,申請者らの独自に開発した数値解析アルゴリズムによって,スーパーコンピュータを用いて中空液滴の機能性の解析を行った.その結果,中空液滴の流動はその球状薄液膜の物性値や厚さを変えることによって,劇的に変化し,液膜の制御による流動,物質伝達の制御が可能であることを示した.
以上,初年度に提起された問題点はほぼ解決され,研究が発展したものと信ずる.なお,上記の研究成果は本報告書の研究発表覧に記述したとおり,国内外の専門学会で公表され,良好な評価を得ている.

研究成果

• [文献書誌] Hiroyuki HASHIMOTO,Satoyuki KAWANO: "Mass Transfer around a Moving Encapsulated Liquid Drop" Int.J.Multiphase Flow. Vol.19. 213-228 (1993)
• [文献書誌] 川野聡恭,橋本弘之: "偏心した球状中空液滴の定常運動" 日本機械学会論文集(B編). 59. 1465-1471 (1993)
• [文献書誌] Satoyuki KAWANO,Hiroyuki HASHIMOTO: "Flow Patterns around a Spherically Eccentric Encapsulated Liquid Drop at Low and Intermediate Reynolds Numbers" Proc.5th Int.Symp.Comput.Fluid Dyn.,Sendai,Japan. Vol.2. 33-38 (1993)
• [文献書誌] Satoyuki KAWANO,Hiroyuki HASHIMOTO,Takahiro AZIMA: "A Study on Compound Jet Instability and Formation of Encapsulated Liquid Drop in Liquid-Liquid-Gas Systems" Proc.Int.Symp.Aerosp.Fluid Sci.,Sendai,Kapan. 371-378 (1993)
• [文献書誌] 川野聡恭,橋本弘之,須山俊昭: "鉛直円筒容器内における不混和二液層の熱流動場(気-液-液系球殻生成装置への応用)" 日本機械学会論文集(B編). 59. 85-92 (1994)
• [文献書誌] Satoyuki KAWANO,Hiroyuki HASHIMOTO,Toshiaki SUYAMA: "Buoyancy-driven Accelerated Motion of an Encapsulated Liquid Drop" JSME.Int.Journal,Series B. 37. 30-37 (1994)