2016 Fiscal Year Annual Research Report
Condensation effect on high-speed liquid-film flow instability at a liquid-droplet impact on a solid surface in a vaporous environment
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26289031
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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(系)研究科(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(系)研究科(研究院), 准教授 (80453140)
矢口 久雄 群馬工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (20568521)
藤井 宏之 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00632580)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 流体 / 混相流 / 液滴 / 液滴衝突 / スプラッシュ / 薄膜流れ / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，液滴の固体面衝突後に進展する高速液膜流れの不安定現象に及ぼす周囲蒸気の凝縮効果を明らかにすることである．本年度は，前年度までに行った研究成果をもとに，以下の３項目について研究を行った．
１．固体表面衝突後の液滴ダイナミクスに及ぼす周囲凝縮性気体の寄与： 前年度までの研究成果より，固体表面衝突後の液滴ダイナミクスに及ぼす温度パラメータの寄与が定量的に評価可能となった．今年度はエタノール蒸気中でエタン－ル液滴衝突を観察し，固体表面衝突後の液滴ダイナミクスに及ぼす相変化の寄与を検討した．その結果，エタノール蒸気中では空気中に比較してスプラッシュ発生閾圧力が有意に増加しスプラッシュ発生が抑制されることを実験的に示し，温度パラメータでは評価できない相変化パラメータの寄与を明らかにした．
２．異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突の観察：前年度に続きプラズマ表面改質装置を用いることにより，異なる接触角を有する固体表面への液滴衝突および衝突後の流れを詳細に観察した．XPS装置を用いて固体表面に修飾された化学種組成を評価し，静的接触角とともに表面エネルギーの指標として衝突直後に形成させる液膜の速度変化を整理した．さらに，異なる濡れ性を有する固体表面における薄液膜進展における不安定発生速度閾値が，濡れ不良モデルによって定量的に評価できることを明らかにした．
３．真空チャンバ内での高速液滴衝突：前年度成功しているコイルガンの多段化をさらに発展させると共に衝突板形状を検討することによって，高再現性・高信頼性を有した低圧力下での高速液滴衝突実験を実現可能とした．今年度は，水液滴衝突直後に発生するスプラッシュに着目した．大気圧以下で観察されるこれらのスプラッシュの発生閾値は圧力にはよらず衝突速度にのみによって記述されることを示した．
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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