2015 Fiscal Year Research-status Report
同軸噴流拡散場における混合現象の解明と制御に関する研究
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15K05812
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
久保 貴 名城大学, 理工学部, 准教授 (20372534)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 乱流 / 同軸噴流 / 拡散 / 混合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，液相における同軸噴流拡散場の混合現象を解明することを目的として，円形噴流物質およびその周りの環状噴流物質の二成分濃度を，吸光スペクトル法により同時測定する。そのために，高空間・高時間分解能の多成分濃度測定システムの開発を行い，同軸噴流拡散場の統計的性質を明らかにする。特に，円形噴流と環状噴流の速度差や Reynolds 数を変化させた場合の，拡散幅などの混合特性を明らかにする。さらに得られた知見をもとに，流れ場に攪乱を加えることによる，同軸噴流拡散場の混合促進などの制御の可能性について検討を行う。
平成27年度はまず，高空間・高時間分解能の多成分濃度同時測定システムの開発を行った。分解能を向上させるために，今回新たに光ファイバープローブを本研究費により製作した。検査体積を小型化すると光量も減少するため，従来のハロゲンランプでは，高精度な濃度測定は不可能である。そこで，本研究では光源としてレーザーダイオード（以下，LD）を使用した。本年度はまず，青色のLDによる単成分の濃度測定システムを開発した。
さらに，上記で開発した濃度測定システムを用いて，同軸噴流拡散場において単成分濃度を対象とした実験を行った。円形噴流および環状噴流に同じ赤色の染料を加えた単成分の濃度測定を行い，通常の軸対称噴流拡散場と比較することにより，本研究で開発した濃度測定システムの精度等を評価し，次年度以降に行う二成分濃度同時測定の基礎データを収集した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要欄にも示したように，平成27年度はまず，高空間・高時間分解能の多成分濃度同時測定システムの開発を行った。分解能を向上させるために，今回新たに光ファイバープローブを本研究費により製作した。検査体積を小型化すると光量も減少するため，従来のハロゲンランプでは，高精度な濃度測定は不可能である。そこで，本研究では光源としてレーザーダイオード（以下，LD）を使用した。LDの中心波長として488 nm（青色）および635 nm（赤色）を選択することにより，市販されている汎用のLDを使用することができる。LDを出た光は，光ファイバーを通して，濃度測定プローブの先端で多成分物質の濃度に応じて光が減衰される。減衰された光をそれぞれの波長に分光し，光電子増倍管（PMT）により増幅させることにより，より高精度な濃度測定を行う。本年度はまず，青色のLDにより単成分の濃度測定システムを開発した。
さらに，上記で開発した濃度測定システムを用いて，同軸噴流拡散場において単成分濃度を対象とした実験を行った。円形噴流および環状噴流に同じ赤色の染料を加えた単成分の濃度測定を行い，通常の軸対称噴流拡散場と比較することにより，本研究で開発した濃度測定システム有効性を確認した結果，誤差1%以内で濃度測定が可能であることが確かめられた。
以上のように，単成分濃度測定システムの開発を行い，同軸噴流拡散場で単成分濃度を測定することにより，その有効性を確認できたことから，「おおむね順調に進展している」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き，高空間・高時間分解能の多成分濃度同時測定システムの開発を行う。本年度は，さらに一波長分，新たに 635 nm（赤色）の LD を購入することにより，二成分の濃度を同時測定可能なシステムにバージョンアップを行う。
二成分の濃度を同時測定可能なように改良した，上記の濃度測定システムを用いて，同軸噴流拡散場において二成分濃度を対象とした実験を行う。円形噴流に赤色，環状噴流に青色の染料を加えた二成分の濃度同時測定を行い，前年度得られた単成分の濃度と比較することにより，本研究で開発した二成分濃度測定システムの精度や有効性を評価する。
また，円形噴流と環状噴流の速度比や Reynolds 数を変化させることにより，同軸噴流拡散場の統計的特性および混合機構の解明を行う。
さらに，研究結果を逐次，学術雑誌へ投稿することにより成果を公表するとともに，学会やシンポジウムにおける口頭発表も積極的に行う。また，研究成果をホームページにも掲載することにより，社会・国民に発信を行う。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額（Ｂ―Ａ）＝13,164円が生じた。本年度必要な物品費等のうち，備品についてはほぼ計画通り使用し，消耗品について慎重に検討しながら使用した結果生じたものである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記次年度使用額は10万円以下であることから，来年度以降実験を行っていく上で必要となる物品費の使用に当てる予定である。
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Research Products
(4 results)
