2022 Fiscal Year Annual Research Report
高Oh液滴の固体面衝突直後に発生するsplashの相似則構築とメカニズム解明
| Project/Area Number |
20H02061
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
渡部 正夫 北海道大学, 工学研究院, 教授 (30274484)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
真田 俊之 静岡大学, 工学部, 教授 (50403978)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 液滴衝突 / 液膜流れ / スプラッシュ / 不安定性現象 / 高オーネゾルゲ液滴 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，高Ohnesorge液滴の固体面衝突直後に発生するsplashの発生条件を明らかにし，その発生メカニズムを解明することである．この目的を達成するために，滑らかな固体表面への高粘度液滴衝突過程，衝突直後に発生するsplash，衝突後液滴が一定領域を進展した後に発生するrecedeing break-upを検討した．
低粘度グリセロール液滴の衝突において，液滴粘度の増加とともにsplashの発生が促進されることが確認され，シリコンオイル液滴の衝突と同様の結果が得られた．しかしながら，Oh>0.03程度で二次液滴の発生が高粘度シリコンオイル液滴の場合と大きく異なることが観察された．
高粘度グリセロール液滴では，二次液滴が発生する速度域は高粘度シリコンオイルの場合よりも増加し，粘度の増加は二次液滴発生にたいして抑制的に働くことがわかった．また，Receding break-upが観察される実験条件は非常に限られれることが観察された．さらに，We=500以上の高We数での高粘度グリセロール液滴の衝突では二次液滴の発生が観察されなかった．
異なる高粘度液体で二次液滴発生の様相が異なる理由を検討するために，スライドガラスに接する液体の接触角の効果を調査した．シリコンオイルとグリセロール水溶液の接触角は各々2°程度，15.7°程度であった．カバーバラスに窒素プラズマを照射し，接触角を9.6°程度まで減じたカバーガラスに高粘度グリセロールを衝突させた結果，液滴衝突後の液膜進展挙動の不安定性は抑制され，二次液滴発生は抑制される傾向となった．この結果より，高粘度液滴衝突時に観察される二次液滴の発生に固体表面の接触角の影響は存在するが限定的であり，従来のOh数とWe数を用いた整理方法では，二次液滴発生は適切には予測できないことが明らかになった．
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(4 results)
