| 研究課題/領域番号 |
16K18014
|
|---|
| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
|---|
研究代表者 |
山田 格 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40772067)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| キーワード | マイクロ流路 / 凍結現象 / 数値解析 / 散逸粒子動力学法 |
|---|
| 研究実績の概要 |
マイクロ流路内凍結現象の解明にあたり，当該年度は①実験については，近赤外(NIR)カメラを実験装置に導入し，マイクロ流路内における水の凍結現象の可視化実験を行い，②DPD法の数値計算については，計算精度の調査を行い，以下の成果を得た．
①実験装置の改良，ならびに凍結の可視化実験の実施：昨年度作製した実験装置では，マイクロ流路出口における流動の有無を観察することにより凍結を確認したが，より詳細な凍結現象を観察するため，NIRカメラを用いたマイクロ流路内の凍結現象の可視化を行った．その結果，液相（水）においては，先行研究にみられるような，水の近赤外吸光度が温度依存性が確認できた．また固相（氷）においては，液相における吸光度の温度依存性とは異なった挙動を示した．よって，今年度の成果より，NIRカメラを使用した測定法により撮影範囲における温度場と相転移判別の同時測定が可能であることを示した．
②DPD法における計算精度の評価，ならびにその向上：昨年度の調査により，DPD法による計算結果の信頼性確保のため，その計算精度の評価を行った．その結果，DPD粒子に作用する３種類の力の，計算精度に及ぼす影響が，時間刻み幅の大きさにより変化することがわかった．また，DPD法でよく用いられている時間刻み幅の範囲では，保存力の影響が卓越することがわかった．この結果を基に従来の時間進行法の改良を行い，計算精度を10%以上改善することができた．
|
| 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
実験に関しては，当初の予定通り，NIRカメラを導入し，マイクロ流路内の水が凍結できるかどうか判別することが出来た．また，温度と相転移の同時測定についてもできることを確認した．さらにこれらの成果を，第５５回伝熱シンポジウムで発表した．数値計算については，昨年度新たに調査したDPD法の計算精度について，さらなる精度向上を実現でき，数値計算の信頼性確保に貢献した．また本研究成果を，26th International Conference on Discrete Simulation of Fluid Dynamicsにて発表した．
|
| 今後の研究の推進方策 |
実験に関しては，本年度改良した実験装置を用いて，詳細なマイクロ流路内凍結現象の観察を実施する．温度場・相転移同時測定により，まず流動がない状態について，冷却速度および表面ぬれ性の影響を評価する．さらに，流動がある場合について同様の実験を行い，凍結現象に対し，水の流量の変化がどのように影響をあたえるか調査する．
数値計算に関しては，計算精度の評価・向上にさらに尽力するとともに，昨年度の成果である改良型時間進行法を凍結計算に応用し，実験と同条件の計算の実施，ならびに計算結果との比較を行う．
|
