| 研究課題/領域番号 |
21K14075
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
西川原 理仁 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50757367)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 電気流体力学 / 絶縁性液体 / ポンプ / 機能性流体 / 高電圧工学 / 解離電荷 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，機械的可動部のない電気流体力学（EHD）コンダクションポンプにおけるスケール効果を明らかにすることを目的とし、マイクロメートルスケールにおけるポンプ特性やヘテロチャージ層形状について実験、シミュレーションの両面より調査した．その結果、逆極性の電極近傍に形成される解離イオンで構成されるヘテロチャージ層はスケールが小さくなるにつれて相対的に大きくなることが分かった．スケールが小さくなると両ヘテロチャージ層がオーバーラップし、クーロン力が打ち消しあることが分かった。さらに，スケールが小さくなると正負のヘテロチャージ層の非対称性が失われることが初めて明らかになった．
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| 自由記述の分野 |
エネルギー熱流体工学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、数十マイクロメートル以下のスケールにおいては従来のように電極を非対称性に設計しても流動の源である正味のクーロン力は流れ方向に発生しにくくなることが分かった．すなわち小さなスケールではそのような現象を考慮した設計が必要であるということが本研究で分かった重要な成果である．EHDポンプの最大印加電圧は液体の絶縁破壊電圧で決まり，絶縁破壊電界（印加電圧/電極間距離）はおおよそ10 kV/mm以下である．マイクロEHDポンプでは電極間距離が短いため印加電圧は数～数百Vまで低くすることができ運用がより容易になり応用の幅が広がると考えられる．本研究ではその設計における基礎的な知見を獲得した．
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