2019 Fiscal Year Annual Research Report
Surrounding gas effects on instability at solid-gas-liquid three-phase contact line in high-speed liqdui film flow
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17H03168
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
渡部 正夫 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30274484)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
真田 俊之 静岡大学, 工学部, 准教授 (50403978)
小林 一道 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80453140)
藤井 宏之 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00632580)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 液滴衝突 / 液膜流れ / 接触線移動 / 不安定性現象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，液滴の固体面衝突直後に射出される非常に薄い高速液膜流れの不安定現象に及ぼす周囲気体の効果を明らかにし，壁面に沿う安定な高速液膜流れを実現することである．本年度は，昨年度に引き続いて以下の４項目について研究を行った．
１．高速度カラー光干渉計による気液界面計測システムによる観察：異なる界面エネルギーを有する固体表面への液滴衝突時に，固体と液滴との間に形成される非常に薄い気膜の厚さの空間分布を観察した．光源と受光素子の光学特性を詳細に検討し，分光データを用いることにより気膜厚さ空間分布経時変化の定量評価を行い，衝突直前の気膜厚さの評価に成功した．
２．異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突の観察：異なる接触角を有する固体表面を用いて，液滴衝突直後の高速液膜流れの不安定性を観察した．衝突直後の液膜速度が衝突速度の関数として記述されることを見出し，液膜速度と接触角によって液膜流れの不安定性が記述されることを明らかにした．
３．減圧チャンバ内での高速液滴衝突：周囲気体圧力の効果を検討するために，減圧チャンバ内を用いて，液滴が固体表面に衝突する際の圧力を100kPa～1気圧の範囲で制御した．減圧チャンバ内で高速で上方に射出された衝突板を，自由落下する液滴に衝突させることにより，平滑表面および粗い固体表面において，射出液膜速度が液膜不安定性に及ぼす効果を検討した．
４．固体表面衝突後の液膜不安定性に及ぼす周囲凝縮性気体の寄与： エタノール蒸気中，およびエタノール蒸気と窒素の混合気体中でエタノール液滴衝突を観察し，固体表面衝突後に射出される高速射出液膜の進展に及ぼす周囲気体の寄与を検討し，凝縮性気体はsplashの発生を抑制することを見出した．また，分子気体力学を用いて，周囲凝縮性気体の非平衡効果について検討した．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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