| 研究課題/領域番号 |
15K04764
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| 研究機関 | 明星大学 |
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研究代表者 |
横山 真男 明星大学, 情報学部, 准教授 (30633044)
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| 研究分担者 |
矢川 元基 東洋大学, 大学共同利用機関等の部局等, 客員研究員 (40011100)
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| キーワード | 液だれ / 粒子法 / 容器 / 界面張力 |
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| 研究実績の概要 |
容器の口からこぼれる液だれの発生を抑える方法をシミュレーションおおび実験から検討した。
実験では、容器口の外側の縁に細かな溝を刻むことで、丸や角といった鋭利でない縁でも液だれが大きく改善できる結果が得られた。特に、外面に溝を加えた容器ではどの角度、容器口の形状においても液だれが発生しなくなることが分かった。流量が減って界面張力によりに壁面に吸い寄せられるような流れが見られず、最後に残った液滴は容器内に吸い込まれるように上がる様子が観察できた。
また、先端が尖った傾斜縁は流れる液体が縁に回り込みにくいため、溝の有無に関係なく側面に液体が付着しにくいが溝をつけるとさらに液だれ防止の効果があがることが期待できる。しかし本実験のように溝をつけることで、容器口の形状が鋭利でない鈍い先端の形状であっても、化学的なコーティングによる加工をしなくても、液だれの発生を軽減することができると言える。手法の元となった理論としてはウェンゼルの式やカッシーの式といった、表面張力の増大を進めるこれらがヒントとなった。
以上の結果の詳細については日本流体力学会年会2016にて発表している。
数値シミュレーションに関しては、粒子法（MPS)による大規模並列計算で液だれの様子を計算しているが、現状はコップから流れ出る様子を表面張力モデルを導入して近いシミュレーション結果を得られた段階である。上記の溝の有無による検証はまだである。
また、現在、液だれ防止の特許の取得により企業との提携を検討中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
実験により流出口に溝の切込みをいれるだけの簡単な方法で液だれを防止できたこと。
特許出願をし学会での発表も好評であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
液体の粘性の違いや容器の材質の違いによる検証が必要である。また、容器の縁に刻む溝の向き、幅や深さ、形状の違いによっても効果が変わると思われるのでこれらについても実験を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
福島事故調査に時間がとられ研究が遅れているため、29年5月からに実施予定。
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| 次年度使用額の使用計画 |
9月計算力学学会にて発表予定。PC購入予定。
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