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2021 年度 研究成果報告書

電気力学を考慮した固体面濡れ性変化の流体力学モデリング

研究課題

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研究課題/領域番号 19K04178
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関関西大学

研究代表者

山本 恭史  関西大学, システム理工学部, 教授 (90330175)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード電気流体力学 / 表面張力 / 微小スケール / 濡れ性
研究成果の概要

固体表面の濡れやすさが電圧をかけることで変化するエレクトロウェッティング(EW)について,シミュレーションで再現する方法を開発することを目的として以下のことを行った.
1.既存のシミュレーターでは,濡れの問題の扱いがいい加減な場合や再現不可能な場合が多くあるため,幅広い濡れの問題に対応するためのモデル開発・改良を行った.2.EWを電気流体力学の現象ととらえて,電気力学の方程式を解いて液体に作用する力を計算する新手法の開発を行った.
その結果,広範囲に適用可能なシミュレーターが作成され,電圧と濡れやすさの関係について,低電圧時・高電圧時それぞれ実験で見られる傾向が再現できる可能性が示された.

自由記述の分野

流体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

電圧と濡れやすさの変化がどのような関係にあるかは,部分的には実験に合う理論式があるが,電圧が大きい条件などでは成立せず,その部分の物理もよく分かっていない.本研究では,EW現象を静電力学の問題ととらえたシミュレーションで再現できるかを試みた.
本当に濡れ性が変化しているのではなく,静電気力でそのように見えるだけという1つの見解につながる結果が得られた.この結果と開発されたシミュレーターは,マイクロTAS(微小総合分析装置)やEWディスプレイ等の新技術の開発・設計・運用に大変有用となる.

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公開日: 2023-01-30  

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