フローフォーカッシングにより高伸張速度を達成する平面伸張流動場発生技術の開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21560167
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 高橋 勉 Nagaoka University of Technology, 工学部, 准教授 (20216732)
• Keywords: 平面伸張流動 / 非ニュートン流 / フローフォーカッシング / 伸張速度

Research Abstract

本研究では二次元縮小流路とフローフォーカッシングを組み合わせた手法により高伸張速度を達成する平面伸張流動発生技術の開発を目的とする.フローフォーカッシングとは伸張させたい流体の流れ場(サンプル流)に対してその外側に別の流体を用いた流れ場(シース流:Sheath flow)を作り,シース流を駆動力としてサンプル流をフィラメント状,あるいは最終的に引きちぎられるまで伸張させる流れ場である.流れ場を安定させる流路形状,シース流の制御方法を検討し,伸張速度およびひずみ量に及ぼす効果を定量的に明らかにする.
本年度は流路の設計・製作と流動駆動システムの構築および予備実験を行うことを予定した.
流路として安定した二次元流動場を形成するための形状を検討し,テストセクション上流部において乱れの少ない流れを形成する形状を検討し,試験部の手前に二次元縮小部をもつ構造を採用した.テストセクションはシース流とサンプル流の流動方法を様々な形態でテストできるよう,簡単に流路が交換できる構造とした.さらにシース流とサンブル流を流入させるための駆動系を検討し,製作した.シース流については流量を大きく変化させることを考慮して圧力駆動型とし,サンプル流はシリンジポンプにより定量的に駆動するようにした.流路部分はガラスの観察窓を通じて内部を顕微鏡観察できるよう設計した.顕微鏡および光学系を取り付けた観察システムの構築も完成した.これらの装置により流動試験を行ったが水漏れなどの支障が出たため補修および改造を行っている.