濃度界面を有する微粒子分散系の集団的挙動と個別的挙動

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560178
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 原田 周作 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80315168)
• 研究分担者: 山本 恭史 関西大学, システム理工学部, 准教授 (90330175)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 混相流 / 微粒子分散系 / 沈降

研究概要

液体中における濃度差によって生じる微粒子の集団性を利用して，沈降速度や分散挙動を制御する技術を確立した．本研究では，液体中に不均一に分散した粒子の沈降形態は，粒子懸濁部が周囲の流体と不混和にふるまい，界面不安定が沈降挙動を支配する「液体的沈降」，および懸濁粒子が個別的に干渉沈降を行う「粒子的沈降」が沈降形態の極限として現れることを示し，その推移のメカニズムを明らかにした．本現象を能動的に利用することにより，沈降促進や分散制御など微粒子に関連する工学プロセスの技術向上が期待される．

研究成果

• [雑誌論文] Mass Transfer Caused by Gravitational Instability at Reactive Solid-Liquid Interface (2014)
  • 著者名/発表者名: Otomo, R., Takahashi, K., Ishii, N. and Harada, S.
  • 雑誌名: J. Visual 巻: 17-1 ページ: 49-57
  • DOI: 10.1007/s12650-013-0183-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collective Settling of Fine Particles in a Narrow Channel with Arbitrary Cross-section (2013)
  • 著者名/発表者名: Harada, S., Kondo, M., Watanabe, K., Shiotani, T. and Sato, K.
  • 雑誌名: Chem. Eng. Sci. 巻: 93 ページ: 307-312
  • DOI: 10.1016/j.ces.2013.01.054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle- like and Fluid-like Settling of a Stratified Suspension (2012)
  • 著者名/発表者名: Harada, S., Mitsui, T. and Sato, K.
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. 巻: E, 35-1 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1140/epje/i2012-12001-6
  • 査読あり
• [学会発表] 懸濁液における濃度界面のふるまいに関するシミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 久高文也,城後健二,山本恭史,原田周作
  • 学会等名: 第27回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学,名古屋市
  • 年月日: 2013-12-19
• [学会発表] Non-Invasive Measurement of Concentration Field on Mass Transfer in Porous Media (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanikoshi, T., Otomo, R., Ishii, N. and Harada, S.
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization
  • 発表場所: 奈良県新公会堂,奈良市
  • 年月日: 2013-11-21
• [学会発表] 微粒子分散系の集団的挙動と個別的挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田周作
  • 学会等名: 可視化情報学会全国講演会2012
  • 発表場所: 姫路商工会議所,姫路市
  • 年月日: 2012-10-04
• [学会発表] Mass Transfer caused by Gravitational Instability at Reactive Solid-Liquid Interfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Otomo, R., Ishii, N. and Harada, S.
  • 学会等名: 15th International Symposium on Flow Visualization
  • 発表場所: Trade Union Palace, Minsk, Belarus
  • 年月日: 2012-06-27
• [学会発表] フラクタル流路における微粒子の重力拡散挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邉謙介,原田周作
  • 学会等名: 資源・素材2011
  • 発表場所: 大阪府立大学,堺市
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] フラクタル形状を有する複雑流路における微粒子の重力拡散挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邉謙介,原田周作
  • 学会等名: 可視化情報学会全国講演会2011
  • 発表場所: 富山国際会議場,富山市
  • 年月日: 2011-09-26
• [図書] 粉粒体の構造制御,表面処理とプロセス設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田周作
  • 総ページ数: 694-702 (総873頁)
  • 出版者: 技術情報協会(分担執筆)