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J-GLOBAL ID：201502262539656590   整理番号：15A0220749

注目研究in年会2014 時空間フィルタ流速計による単一液滴に作用する界面せん断応力の評価

著者 (4件)： 細川茂雄 (神戸大 大学院工学研究科) ,  北畑恭助 (神戸大 大学院工学研究科) ,  林公祐 (神戸大 大学院工学研究科) ,  冨山明男 (神戸大 大学院工学研究科)
資料名： ながれ  (日本流体力学会誌)
巻： 33  号： 6  ページ： 509-512  発行年： 2014年12月25日 
JST資料番号： Y0082A  ISSN： 0286-3154  CODEN： NRRGAF  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 静止液体(シリコーンオイル)中を沈降する単一の球状液滴(グリセリン水溶液)の内/外流速分布を時空間フィルタ流速計(SFV)を用いて測定し,界面活性剤の濃度の影響,およびマランゴニ応力の効果を評価した。初めに実験装置と方法の概要(SiCトレーサ粒子,界面活性剤トリトンX-100,液滴領域識別用蛍光色素添加,レーザシート照射による高速度写真撮影等)と,実験条件(液滴径,約8mm,レイノルズ数0.42~0.77等)を説明した。トレーサ粒子の散乱画像の輝度分布に対する時空間フィルタ関数の積の積分による時系列波形計算等のSFVの原理とデータ処理アルゴリズム,および液滴境界に適合する座標変換とフィルタ関数等を詳述した。界面活性剤のモル濃度が異なる4ケース(ケース1:界面活性剤無し,ケース2:1.0×10^-2,ケース3:2.5×10^-2,ケース4:1.0×10^-1(各モル/m³))について,液滴内/外の時間平均流速分布,同周方向流速の半径方向分布,界面における周方向流速分布,および界面せん断応力の内/外差等の実験結果を図示した。考察により,1)ケース1における液滴内部の循環流が,界面活性剤の増加と共に内/外における非対称流動に変化し,ケース4で内部流動が消失すること,2)周方向流速分布はHadamard-Rybczynskiの式およびStokesの式と良い一致を示し,ケース2,3において各式に適合する二領域の切り替え点が界面活性剤濃度の増加と共に移動すること,および3)界面せん断応力の内/外差が界面活性剤のマランゴニ効果による応力を表し,ケース4では同効果により固体粒子と同様の境界条件を示す等の知見が得られ,SFVにより界面を挟む微小領域の微小流速を測定でき,界面せん断応力を評価できる見通しを得た。

シソーラス用語： *液滴 ,  *液液界面 ,  *剪断応力 ,  流速分布 ,  *流速計 ,  フィルタリング ,  *界面活性剤 ,  濃度 ,  Marangoni効果 ,  応力 ,  循環流
準シソーラス用語： *時空間フィルタリング

分類 (3件)： 膜流,液滴,気泡,キャビテーション  (BC02070U) ,  不均質流  (BC02060J) ,  流体の実験・試験・測定方法及び装置  (BC01020K)

引用文献 (5件)：

• Hosokawa, S. and Tomiyama, A.: Spatial Filter Velocimetry based on Time-Series Particle Images, Experiments in Fluids, 52 (2012) 1361-1372.
• Hosokawa, S., Matsumoto, T. and Tomiyama, A.: Measurement of Bubble Velocity using Spatial Filter Velocimetry, Experiments in Fluids, 54 (2013) Article: 1538.
• Hosokawa, S., Matsumoto, T. and Tomiyama, A.: Tomographic Spatial Filter Velocimetry for Three-Dimensional Measurement of Fluid Velocity, Experiments in Fluids, 54 (2013) Article: 1597.
• Ninomiya, N. and Yasuda, K.: Visualization and PIV Measurement of the Flow around and inside of a Falling Droplet, Journal of Visualization, 9 (2006) 257-264.
• Gift, R, Grace, J.R, Weber, M.E., Bubbles, Drops and Particles, Academic Press (1978).

タイトルに関連する用語 (8件)： 注目 ,  研究 ,  時空間 ,  流速計 ,  液滴 ,  界面 ,  せん断応力 ,  評価