| 研究概要 |
流体中に固体の粒子が懸濁した固液混相流について,流体の速度と粒子の位置の情報を得るための可視化画像計測システムの構築を行った.本研究では,低レイノルズ数領域における粒子群の相互作用が支配的な流れを対象とし,懸濁粒子には直径6mmのアクリル球,流体には,粒子が可視化の障害とならないようにするために,グリセリンにヨウ化カリウムを添加してアクリル球の屈折率と整合したものを使用した.単独球および球群の浮上実験の結果,球のレイノルズ数は1よりも十分に小さいことを確認した.粒子の並進および回転運動を可視化するために,アクリル球の表面に紫外線によって青い蛍光を発するMarina Blueを2ヶ所埋め込みマーカーとした.粒子運動の可視化用の光源には,紫外線発光ダイオードをビデオ信号と同期して発光させる方法が有効であることがわかった.これを2台のCCDカメラでステレオ撮影し,三次元的な位置を測定するための光学系およびソフトウェアの開発を行った.一方,流れ場については,アルゴンイオンレーザのシート光を照明に用い,流体に混入したトレーサ粒子を,光学フィルタによってアクリル球のマーカーと分離して撮影し,球の運動と二次元平面内の流れ場を同時に測定する計画である.次年度は,この2色のシステムを比較的少数の粒子群が流体中を浮上するときの問題に適用するほか,沈降した粒子群がせん断流の中で相互作用によって再び懸濁する問題について,大量の粒子を用いた実験を行い,粒子運動の乱れ強さの分布や粒子を含む領域の平均流のプロファイルについて調べる計画である.このとき,粒子運動の可視化用のマーカーをつけた少数の粒子とは別に,粒子分布を調べるために異なる蛍光を発するマーカを全粒子に対してさらに加え,計3色のシステムに発展させていく.
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