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2012 年度 実績報告書

単一液滴の抵抗低減に及ぼす周囲蒸気凝縮効果の考究による革新的洗浄法素過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22360073
研究機関北海道大学

研究代表者

渡部 正夫  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30274484)

研究分担者 矢口 久雄  群馬工業高等専門学校, 機械工学科, 助教 (20568521)
真田 俊之  静岡大学, 工学部, 准教授 (50403978)
小林 一道  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80453140)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード混相流 / 液滴 / 液滴衝突 / 気液界面 / 液膜 / 相変化 / splash / 洗浄
研究概要

今年度は,単一液滴と固体壁との衝突現象において,低速衝突と高速衝突によって,その衝突後の液体の流れが大きく異なることに着目し.水,グリセリン,エタノールにおける高速液滴現象を観察し,液滴衝突後の流れに関する新たな知見を得ることを目的とした.
低速におけるsplash発生メカニズムは,液体によって異なることが実験結果より明らかになったが,高速液滴衝突においては,定性的には似た傾向を示すことが明らかになった.グリセリン液滴衝突においては,衝突速度の上昇に伴い,nonlevitated lamella→levitated lamella→tilted lamella→uprised lamella→fingering→secondary dropletが観察された.水の場合にはuprised lamellaが観察されず,エタノールの場合には,水と同様である.3種類の液体全てにおいてにfingeringの根本には液膜が観察された.これはcrown breakupの特徴とviscos levitated sheetsの特徴を合わせもったsplashの構造であると考えられる.
これまでの研究においては,Splashの種類に対して,明確な定義はなかった.そのため,rim instabilityによるsplashもcrown breakupによるsplashも不安定現象に起因するものだと考えられてきた.しかし,crown breakupによるsplashは,不安定現象に起因して浮上するものではないと考えられてきている.本研究における高速液滴現象は,crown breakupによるsplashの発生機構と類似してfingeringの根元に液膜が発生している.よって,液膜が微粒化されることに関しては不安定現象だが,液膜が浮き上がることに関しては, 異なると推測される.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 水蒸気と水の混合噴流による表面薄膜はく離(アルミニウム蒸着膜のはく離特性と表面温度変化の影響)2012

    • 著者名/発表者名
      真田俊之, 橋本健太郎, 林田充司, 小林一道, 渡部正夫
    • 雑誌名

      混相流

      巻: 26 (2) ページ: 172 - 177

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 固体表面に衝突する単一液滴変形過程の観察(液滴物性,対象物表面粗さ及び周囲気体圧力の影響)2012

    • 著者名/発表者名
      櫻井泰貴, 小林一道, 藤川俊秀, 真田俊之, 渡部正夫
    • 雑誌名

      混相流

      巻: 26 (2) ページ: 164 - 171

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Derivation of Nonlinear Wave Equations for Ultrasound Beam in Nonuniform Bubbly Liquids2012

    • 著者名/発表者名
      Kanagawa, T., Yano, T., Kawahara, J., Kobayashi, K., Watanabe, M. and Fujikawa, S.,
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings,

      巻: 1474 ページ: 143 - 146

    • DOI

      10.1063/1.4749316

    • 査読あり
  • [学会発表] 洗浄用ノズル内の高速液滴噴霧流の数値解析,2012

    • 著者名/発表者名
      田村俊幸, 川原潤也, 小林一道, 渡部正夫,
    • 学会等名
      北海道支部第51回講演会
    • 発表場所
      北見工業大学 ( 北海道北見市 )
    • 年月日
      20121020-20121020
  • [学会発表] Droplet Impact as an Elementary Process of Physical Cleaning2012

    • 著者名/発表者名
      Kazumichi Kobayashi, Ryuichi Uemura, Masao Watanabe, Toshiyuki Sanada, Atsushi Hayashida
    • 学会等名
      Ninth international conference on flow dynamics
    • 発表場所
      hotel metropolitan sendai ( 仙台市 )
    • 年月日
      20120919-20120921
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体表面に高速衝突する液滴におけるスプラッシュの観察2012

    • 著者名/発表者名
      植村亮一, 小林一道, 藤川俊秀, 真田俊之, 渡部正夫
    • 学会等名
      日本混相流学会年会講演会2012
    • 発表場所
      東京大学 柏キャンパス ( 千葉県柏市 )
    • 年月日
      20120809-20120811

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公開日: 2014-07-24  

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