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本研究はCPU等の各種電子機器の冷却のための熱交換器や気-液間の反応を行うマイクロリアクタ等の気液二相を利用したデバイスを対象とし、マイクロ流路(500μm以下)における気泡挙動を制御することを目的としている。そこで、今年度の研究では気液混合法および液物性値(表面張力、粘度等)がマイクロチャンネル内の二相流動に及ぼす影響を調べた。具体的には供試管として内径100と250μmの溶融シリカ製の円形マイクロチャンネル、作動液体に重量濃度の異なるエタノール水溶液を用い、ボイド率と圧力損失を測定した。気液混合部には内径が250と500μmのマイクロティを使用した。さらに、それらのデータを使って二流体モデルによるボイド率の解析で必要となる壁面摩擦力および気液界面摩擦力の実験値を求めた。その結果、次のことが分かった。供試液体の違いによらず、擬似均質流と擬似分離流の二つのタイプの流れが観察された。
・二つの流れに対応して、ボイド率αの実験値は均質流モデルによる式あるいはKawaharaらの式に近い値を示した。
・液体の粘度が高くなると気泡の速度が増加し、ボイド率が低下することが分かった。
・壁面摩擦力F_<WL>は擬似均質流の場合が擬似分離流のそれより大きくなることが分かった。また、擬似均質流と擬似分離流の中間領域のF_<WL>が存在した。
・気液界面摩擦力は擬似均質流の場合が擬似分離流のそれより大きくなることが分かった。さらに、F_Iはボイド率に対して線形的に増加し、その傾きは流動様式に依存することが分かった。
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