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低レイノルズ数マイクロ流れの混合等の流体制御における課題を解決するため、熱流体解析により優れた周波数特性と空間分解能を有するマイクロデバイスの開発を通して、マイクロ熱流体計測に基づく総合的評価システムを構築することを目標とする。特に、実験流体力学の観点から、マイクロ熱流体の計測技術ならびに実験技術の先端化と高度化を目指す。対象とする低レイノルズ数流れ場は剥離、再付着流れとする。本年度は以下の3項目について研究実績を得た。1.計測システムの高度化 ジェット駆動アクチュエータ、レーザ光源そして画像記録系の同期システムを完成させ、直径500μmのシンセティックジェットと二次元流路流れとの干渉過程を高速度ビデオカメラで撮影し、肝臓渦の発生を確認した。併せて、背景ノイズを除去するための電子冷却型CCDカメラ、多用な作動流体に対応するための倒立蛍光顕微鏡、そして高精度な測長のためのダブルスキャン高精度レーザ測定器(主要な設備備品)を導入し、計測システムの高度化と多様化を達成した。2.センサの高精度化 壁面せん断応力を計測する2線式マイクロセンサの周波数応答を確認するため、高さ2mm幅30mmの脈動流発生可能なミニ流路を製作し、脈動周波数とセンサの周波数応答を求め、解析解との一致を得た。更に、集積回路シミュレーション用SPICEプログラムに対流熱伝達モデルを組込み、流速に対する2線センサの消費電力の静特性について実験値と比較した結果、傾向が一致し、今後、高い周波数応答を達成する方策をシミュレーションで検討できる目処がついた。3.アクチュエータの試作 所定のシンセティックジェットの仕様に対し、ピエゾアクチュエータとキャビティサイズを決定する設計プログラムにより、400Hzから1000Hzのジェット発生器を試作し、マイクロPIVによりジェットの実効吹出しを確認した。以上によりほぼ実施計画を達成することができた。
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