2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on application of pump system by thermal induce flow to the micro flow field
| Project/Area Number |
16K06069
|
|---|
| Research Institution | Yokohama National University |
|---|
Principal Investigator |
松本 裕昭 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (10251753)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 希薄気体 / 熱誘導流れ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
分子の平均自由行程が流れ場の代表長さに比べて無視できないような系で生じる熱誘導流れを利用したポンプシステムを構築し，ミクロな流れ場に適用することを目的として研究を進めた．本研究で用いるシステムの駆動部は，片側の面ともう片側の面で熱吸収率が異なるスリットを設置した円板を複数枚並べたものである．この駆動部をガラス管内に設置し，円板に赤外線ランプを照射することで，スリット周りに熱誘導流れを発生させる．本年度は，円板に用いる材料がポンプ性能に及ぼす影響と，実験装置の駆動部をモデル化した3次元数値解析により，スリット周りに生じる流れや，スリット形状と流量，ガラス管内圧力の関係を調べた．その結果以下のような成果が得られた．
1．実験では，円板の素材に，アルミニウム，鉄，ステンレスの3種類の金属を用い，ここから2種類の金属の薄板を貼り合わせて，計6種類の円板を作成し，ポンプの性能を調査した．ポンプの性能は，薄板を設置したガラス管の両端に繋いだ容器の圧力差の大小で判定した．その結果，赤外線ランプを照射させる面に鉄，もう片側にステンレスを用いた時に，円板両面の温度差が最も高くなり，二つの容器の圧力差が最大となった．また，素材の組み合わせに依らず，平板の各面の温度差と容器の圧力差は線形関係にあることが確認された．
2．数値解析では，実験装置をスリットを有する円板が等間隔に無限に設置されているとモデル化し，1ピッチ分を対象にして，スリット形状，平板間の間隔，円板の直径を代表長さとするKnudsen数が流路内の質量流速，圧力差に及ぼす影響を調べた．円板の温度比は，１：1.05に固定した．ガラス管の摩擦の影響で，流れ方向に圧力が減少するが，円板の前後で圧力が急激に上昇し，円板にポンプ作用のあることが確認された，また，スリットは，等価直径の大きいものほど大きな質量流量を発生させることが確認された．
|
Research Products
(6 results)
