| 研究概要 |
液体CO_2微粒化装置を模擬した可視化モデルを用い,微粒化装置内部の流れ場を可視化する実験系を構築し,微粒化装置の複雑な流路内における流れ場と微粒化過程を観察した.微粒化過程における二相流の観察を行うため,屈折率マッチング法とレーザー誘起蛍光法をカップリングさせた非混和性二流体の可視化手法を開発した.微粒化装置内の流路は曲率を有するため,任意断面の流れ場の可視光による観察は困難であるため,屈折率が一致するモデル部材および試験流体の組み合わせを選定し,モデル部材にシリコーンゴムを,試験流体にヨウ化ナトリウム水溶液とシリコーンオイルを用い,可視化モデル内部を容易に可視化できるようにした.さらに二つの流体を判別するため,レーザー誘起蛍光法を用いた.ヨウ化ナトリウム水溶液にローダミンBを蛍光染料として添加してレーザーシート光源で励起させ,光学フィルタで蛍光のみを透過し,二つの流体を判別した.その結果,複雑な流路を有する微粒化装置内の流れ場を可視化し,微粒化過程の観察に成功した.ヨウ化ナトリウム水溶液をバルク流体としてシリコーンオイルの大きな液滴を分散させたところ,微粒化装置内に設置された衝突体にシリコーンオイル液滴が衝突し,微粒化される様子が捉えられた.衝突体表面に着目して観察すると,衝突による衝撃から液滴が周方向に引き伸ばされて細かく分裂した結果,より小さな液滴に微粒化されていることが分かった.
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