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2015 年度 実績報告書

マイクロスケールにおける水分子の流動特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26630049
研究機関名古屋大学

研究代表者

山口 浩樹  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50432240)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード流体工学 / マイクロ流路 / 適応係数 / 水
研究実績の概要

本研究では,気体としての水分子,つまり水蒸気のマイクロスケールにおける流動特性を解明することを目指す.マイクロ流路を通過する流量を実験的に計測し,マイクロ流路に様々な材料を用いて流量の比較を実施していく.さらに,マイクロ流路を通過する流量が気体分子と固体表面との相互作用に強く依存する高クヌッセン数流れとなる領域を利用して,相互作用の強さを表すパラメータである接線方向運動量適応係数を導出することで,水分子の固体表面近傍における挙動を解明していく.
計測においては水分子以外の気体が混入することも考えられ,混合ガスとなることに依って結果が影響を受けることも否定できない.そのため,質量の大きく異なるヘリウムとアルゴンの混合ガスにおいて,混合比を変えたときの影響を計測した.混合ガスにおいては接線方向運動量適応係数に相当する粘性滑り係数を求めたが,混合比によって大きく変化することが明らかとなった.そのため,気体の混入は計測結果を大きく左右することが判明した.
そこで,改めて飽和蒸気圧を利用して水分子を供給し,純度の高い水分子に対する接線方向運動量適応係数の計測を行い,単原子分子気体であるヘリウム,ほぼ同じ質量を持つネオン,そしてアルゴンと比較を行った.その結果,単原子分子気体が示す傾向とは少し異なり,接線方向運動量適応係数,つまり流路内の流れやすさが分子量では整理できない特異な性質を示すことを明らかにした.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] IUSTI, Aix-Marseille University(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      IUSTI, Aix-Marseille University
  • [学会発表] Flow Rate Measurement of Water Vapor through Microtubes2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yamaguchi, O. Mabuchi, K. Takamori, Y. Matsuda, T. Niimi
    • 学会等名
      2nd European Conference on Non-equilibrium Gas Flows
    • 発表場所
      Eindhoven, Netherland
    • 年月日
      2015-12-09 – 2015-12-11
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ流路を通過する水分子の質量流量の計測2015

    • 著者名/発表者名
      高森研輔,山口浩樹,馬渕修,松田佑,新美智秀
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      札幌,北海道
    • 年月日
      2015-09-14 – 2015-09-16

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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