| 研究課題/領域番号 |
26630456
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
梅田 民樹 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 准教授 (90243336)
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| 研究分担者 |
赤澤 輝彦 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 准教授 (30346291)
岩本 雄二 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 准教授 (80244680)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 海水浄化 / マイクロバブル / 電気分解 / ローレンツ力 |
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| 研究実績の概要 |
直径が50マイクロメートル以下の気泡であるマイクロバブルは、表面電荷を持つ、自己圧壊する、など通常の気泡と異なる性質があり、海水浄化装置への応用が期待されている。本研究では、海水中でのマイクロバブルの流動制御を目的とし、海水に電場、磁場を印加することにより、発生するローレンツ体積力がマイクロバブルの挙動に与える影響を調べる研究を進めている。本年度は、ローレンツ体積力がマイクロバブルを運ぶ海水の流れに与える影響を調べるため、磁場下での海水の電気分解と運動について電解質モデルを用いた数値シミュレーションを行い、海水が一様な電気伝導度を持つ導体と考える簡易モデルとで結果が異なる場合があることを示した。このことは、磁場中の海水流れを詳しく知るためには電解質モデルが必要となることを示している。また、マイクロバブルの海水浄化機能を活用する装置の一つとして期待される電磁場を利用した海水・油分離装置に関わり、断面形状の異なるダクトに海水を流して電場、磁場を印加する実験を行い、同じ断面積であれば幅の狭いダクトの方が海水流れの蛇行や渦が抑制できることを明らかにした。この結果は数値シミュレーション結果と定性的に一致している。気泡の運動に関してはアクリル板でできた電解槽を用いて磁場なしの条件で海水の電気分解実験を行い、発生した微小気泡の運動を顕微鏡で観測し、装置内で発生する気泡の直径がこれまで想定していたよりもやや大きいことを確認した。これらの結果の一部を学会で発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
海水中の気泡の運動に対するローレンツ力の効果については、ローレンツ力が海水の流れを変えることによる効果とローレンツ力が直接気泡に与える効果とがある。前者については、電解質モデルを用い電極反応を考慮した数値シミュレーションが可能となり、また、前年度に故障した強磁場発生装置の修理が完了したので、これを用いた実験的研究を進めることにより、ローレンツ力による海水流れの変化がかなり明らかになってきている。一方、後者については、前年度に行った数値シミュレーションの結果、影響の存在は予想されているもののその効果は大きくなく、実験的検証が遅れている。これについては、光学観測装置システムを導入して気泡の運動の直接観測を開始し、パラメータの実験的見積もりを進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
磁場下での海水の電気分解の数値シミュレーションをさらに進め、実験結果の再現性の向上を図る。ダクト中の海水の蛇行や渦発生を減少させる断面形状が明らかになってきているので、この結果も利用して、数値シミュレーションによりローレンツ力が直接気泡に与える効果が大きくなる状況を探り、対応する実験研究との比較を行うことを検討している。 また、アクリル板でできた電解槽を用いて、それほど強くない磁場を印加した状況での気泡の光学顕微鏡観察を行うとともに、対応する数値シミュレーションを行うことでローレンツ力の与える効果の検証を進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
分担者の一人が交通事故により一時研究を中断していたこともあり、学会発表のための旅費が当初予定より少なかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
当初計画よりやや遅れている光学観測および関連する数値シミュレーションのための研究経費として使用する。
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