• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実施状況報告書

テイラー・ディーン流れカオス混合の速度・濃度同時計測による混合促進メカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K05814
研究機関米子工業高等専門学校

研究代表者

早水 庸隆  米子工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90413822)

研究分担者 柳瀬 眞一郎  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20135958)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードカオス混合 / 二次流れ / マイクロミキサ / PIV / LIF / CFD
研究実績の概要

近年,化学やバイオなどの分野においてμ-TAS (Micro Total Analysis Systems) と呼ばれる超小型・化学分析装置の開発が注目されている.この装置は様々なマイクロ流体素子やセンサなどから構成され,混合,攪拌,反応,分離や抽出などの一連の操作を行う.しかし,流路はマイクロサイズであるため,その流れは低レイノルズ数となり乱流による攪拌や熱移動が期待できない.そのため,低レイノルズ数流れにおいて効率よく混合・攪拌されるマイクロ流体デバイスが必要とされている.そこで研究代表者らは,曲がり管内流であるディーン流れと同軸回転二重円筒内流であるテイラー流れを組み合わせたテイラー・ディーン流れを利用したカオス混合によって混合の促進を図るマイクロミキサを提案している.本研究課題の最終目標は,テイラー・ディーン流れを利用したカオス混合の混合促進メカニズムと評価法を明らかにすることである.
平成28年度は3次元カオス流れ場の時間発展をPIV(速度)およびLIF(境界面の引き伸ばしと折り畳み)によって同時計測し,さらに有限体積法によるCFD結果を用いることで,カオス混合の混合促進メカニズムを検討した.その結果,以下の知見が得られた.
[1]逆流の速度と発生範囲が増加することで混合は促進される.
[2]曲り流路出口からの逆流が循環流となることで混合は促進される.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現在までの進捗状況はおおむね順調に進んでいる.当初の予定通り,テイラー・ディーン流れを利用したカオス混合の混合促進メカニズムを検討し,研究実績の概要で示した結果を得ることができた.

今後の研究の推進方策

粒子法による3次元流れ場の数値シミュレーションも実施し,壁―流体間,流体―流体間の引力の強さをパラメータとした混合の評価も検討する.そして,平成27年度から平成29年度の結果を総括して,テイラー・ディーン流れを利用したカオス混合の評価法を確立することを最終目標とする.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] A Micromixer Using the Taylor-Dean Flow: Rotation Effect of Channel Walls on the Mixing2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko KAWABE, Yasutaka HAYAMIZU, Shinichiro YANASE, Takeshi GONDA, Shinichi MORITA, Shigeru OHTSUKA and Kyoji YAMAMOTO
    • 雑誌名

      Advanced Experimental Mechanics

      巻: 1 ページ: 47-51

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] テイラー・ディーン流れを利用したマイクロミキサの研究(混合過程に及ぼす移動壁面の効果)2017

    • 著者名/発表者名
      細田駿介,早水庸隆,川邉俊彦,権田岳,森田慎一,大塚茂,柳瀬眞一郎,山本恭二
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部総会・講演会講演論文集Vol.55th (DVD-ROM),407, 3pages
    • 発表場所
      広島市
    • 年月日
      2017-03-07 – 2017-03-07
  • [学会発表] ヘリカル管内流の乱流ー層流遷移に関する数値的研究2016

    • 著者名/発表者名
      A.K. Datta,河内俊憲,早水庸隆,永田靖典,山本恭二,柳瀬眞一郎
    • 学会等名
      第30回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2016-12-12 – 2016-12-14
  • [学会発表] テイラー・ディーン流れを利用したマイクロミキサ(混合に及ぼす流路壁面の回転効果)2016

    • 著者名/発表者名
      細田駿介,早水庸隆,権田岳,大塚茂,柳瀬眞一郎,山本恭二
    • 学会等名
      第18回日本流体力学会中四国・九州支部総会・講演会講演前刷,2pages
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2016-11-26 – 2016-11-27
  • [学会発表] テイラー・ディーン流れを利用したマイクロミキサの実験的研究(流路の曲率の効果)2016

    • 著者名/発表者名
      上根直也,早水庸隆,柳瀬眞一郎,権田岳,森田慎一,大塚茂,山本恭二
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集Vol.94th (USB),OS1-2 管内流・内部流0106, 2pages
    • 発表場所
      宇部市
    • 年月日
      2016-11-12 – 2016-11-13
  • [学会発表] テイラー・ディーン流れを利用したマイクロミキサの研究(混合に及ぼす流路壁面の回転効果)2016

    • 著者名/発表者名
      細田駿介,早水庸隆,柳瀬眞一郎,権田岳,森田慎一,大塚茂,山本恭二
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集Vol.94th (USB),OS1-1 管内流・内部流0104, 2pages
    • 発表場所
      宇部市
    • 年月日
      2016-11-12 – 2016-11-13
  • [学会発表] テイラー・ディーン流れを利用したマイクロミキサの研究(流路のアスペクト比の効果)2016

    • 著者名/発表者名
      細田駿介,早水庸隆,柳瀬眞一郎,川邉俊彦,権田岳,森田慎一,大塚茂,山本恭二
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2016講演論文集(USB),マイクロ流体(2), 3pages
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-28
  • [学会発表] ヘリカル管内乱流の数値計算2016

    • 著者名/発表者名
      Datta Anup Kumer,早水庸隆,河内俊憲,永田靖典,山本恭二,柳瀬眞一郎
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2016講演論文集(USB),乱流(6), 2pages
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-28
  • [学会発表] A Micromixer Using the Taylor-Dean Flow: Effects of Aspect Ratio and Moving Wall on the Mixing2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka HAYAMIZU, Toshihiko KAWABE, Shinichiro YANASE, Takeshi GONDA, Shinichi MORITA, Shigeru OHTSUKA and Kyoji YAMAMOTO
    • 学会等名
      Proceedings of the 6th Asian Joint Workshop on Thermophysics and Fluid Science 2016 (USB), Session 22 Transonic Flow and Mixing, 7pages
    • 発表場所
      Guilin, China
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical and experimental study of turbulent helical pipe flows2016

    • 著者名/発表者名
      Anup Kumer Datta, Yasutaka Hayamizu, Toshinori Kouchi, Yasunori Nagata, Kyoji Yamamoto, Shinichiro Yanase
    • 学会等名
      International Symposium on Near-Wall Flows: Transition and Turbulence
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-06-20 – 2016-06-22
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi