| 研究概要 |
本研究は,電気流体力学分野で重要な流れ場の解析を対象に,その流速ベクトル分布を定量化するために粒子画像流速測定法(Particle Image Velocimetry : PIV)の適用技術を応用して,気液2相流体の電気流体力学流場を計測すると同時に,その電気流体力学効果の現象論的解析方法を具体化することを研究の目的として実施した。本年度は、電気流体力学現象が流体内部の誘電的特性と放電による電気伝導特性の単独作用あるいは複合作用が支配的な要素であるために、まず気相および液相における誘電的特性および電気伝導特性を測定した。次に気相および液相におけ誘電性効力および電気伝導性効力と,電気流体力学的誘因による流れ場の関係について流速測定値を含む実験結果に基づいた解析を行った。
以下に本年度の研究実施内容と成果について記述する。
1.気相および液相における誘電的特性および電気伝導特性
本現象は気相微弱放電がきっかけとなっていることから,これに伴う各相流体内部のマクスウェル応力の変化を定量的に算出すると同時に,電気伝導に伴う荷電粒子に働く電気力を算出した。前者の誘電体に働く応力については,誘電特性測定装置を使用して誘電性効力を解析した。後者の電気力に関しては,荷電粒子の移動速度が高速であるために時間分解能の高い同期信号装置を用いて荷電粒子の電荷量と移動速度を定量化し,その電気伝導特性から電気伝導性効力を解析することができた。
2.液相電気流体力学現象における粒子画像流速測定法の適用
Navier-Stokes運動方程式の外力項において電気流体力学効果に及ぼす誘電性効力項を無次元化したDielectric Electric Rayleigh Numberと,電気伝導性効力項を無次元化したConductive Electric Rayleigh Numberに重点を置いて本現象を解析した。そして,これらの諸量と流れ場の諸量との関係について整理し,本現象の物理的ファクターを定量化できる方法を見出した。
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