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液滴が生成する現象は日常至るところで観察されるとともに、産業界においても非常に重要な役割を果たしている。液滴の生成に関しては、ジェットやシートの安定解析、カオス的挙動などの基礎的研究からスプレーやインクジェットなど応用研究に至るまで非常に多くの報告がある。一方、分裂点(ピンチオフ)近傍の界面のダイナミックスは、サテライト生成など液滴生成に関する非線形現象を根本的に理解するために近年非常に注目され、研究が急速に進展している。
本研究では液滴生成のメカニズムを解明するために、軸対称のジェットが分裂し液滴を生成する場合のピンチオフ近傍の界面運動のダイナミクスについて理論的および数値的に検討した。平成18年度は、二次元軸対称円筒座標系のナビア-ストークス式と界面位置の方程式をスレンダージェット近似し二流体系における一次元モデルを導出した。また、既存の界面追跡法(フロントトラッキング)/有限差分法によるナビア-ストークス解析コードを高解像度用に修正し、既往の実験結果と比較しコードが妥当であることを確認した。さらに、そのコードを用い、各種条件における数値実験を実施した結果、既往のスケーリング則が成立すること、およびスケーリング則がポテンシャル流れからストークス流れへと遷移することを確認した。
本研究の成果は、化学工学会第38回秋季大会にて発表された。
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