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J-GLOBAL ID：201902289814769407   整理番号：19A1973825

不溶性界面活性剤による液滴動力学のためのハイブリッド格子Boltzmannおよび有限差分法【JST・京大機械翻訳】

A hybrid lattice Boltzmann and finite difference method for droplet dynamics with insoluble surfactants

著者 (6件)： Liu Haihu (School of Energy and Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, 28 West Xianning Road, Xi’an 710049, China) ,  Ba Yan (School of Astronautics, Northwestern Polytechnical University, 127 West Youyi Road, Xi’an 710072, China) ,  Wu Lei (James Weir Fluids Laboratory, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Strathclyde, Glasgow G1 1XJ, UK) ,  Li Zhen (School of Energy and Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, 28 West Xianning Road, Xi’an 710049, China) ,  Xi Guang (School of Energy and Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, 28 West Xianning Road, Xi’an 710049, China) ,  Zhang Yonghao (James Weir Fluids Laboratory, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Strathclyde, Glasgow G1 1XJ, UK)
資料名： Journal of Fluid Mechanics  (Journal of Fluid Mechanics)
巻： 837  ページ： 381-412  発行年： 2018年 
JST資料番号： C0290A  ISSN： 0022-1120  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： マイクロ流体応用における液滴動力学は,界面活性剤によって著しく影響を受けるそれは,特に閉じ込められたマイクロ流体環境において,変形,崩壊および合体を含む液滴挙動をモデル化し,シミュレートするための研究課題のままである。ここでは,不溶性界面活性剤による界面流をシミュレートするハイブリッド法を提案した。非混和性二相流を,不均一界面張力から生じるMarangoni応力を組み込んだ改良格子Boltzmann色勾配モデルにより解き,一方,全流体領域における界面活性剤濃度の進展を記述する対流拡散方程式を有限差分法により解いた。格子Boltzmannと有限差分シミュレーションを状態方程式を通して結合し,界面活性剤濃度が界面張力にどのように影響するかを記述した。三次元(3D)伸長流と二次元せん断流における界面活性剤負荷液滴変形に対して,本方法を最初に検証し,次に,3Dせん断流における液滴動力学に及ぼす界面活性剤の影響を調べるために適用した。数値結果は,低い毛管数で,界面活性剤が平均界面活性剤濃度による界面張力の減少と不均一毛管圧とMarangoni応力からの不均一効果により,液滴変形を増加させることを示した。液滴崩壊の臨界毛管数([数式:原文を参照])に及ぼす界面活性剤の役割を,種々の閉じ込め(液滴直径対壁分離比として定義)およびReynolds数に対して調べた。清浄な液滴については,[数式:原文を参照]は最初に減少し,閉じ込めとともに増加し,[数式:原文を参照]の最小値は0.5の閉じ込めで到達した。界面活性剤含有液滴では,[数式:原文を参照]は0.7より低い閉じ込め傾向で同じ変化を示すが,より高い閉じ込めでは[数式:原文を参照]はほとんど一定である。界面活性剤の存在は各閉じ込めに対して[数式:原文を参照]を減少させ,また減少は平均界面張力と不均一効果の減少に起因し,それは低い閉じ込めでの液滴破壊を防ぐが,高い閉じ込めでの崩壊を促進することが分かった。清浄または界面活性剤のいずれかの場合において,[数式:原文を参照]は最初はほとんど変化せず,Reynolds数の増加とともに減少し,より高い閉じ込めまたはReynolds数は三成分破壊に有利になる。最後に,同じ有効毛管数を有する界面活性剤フリーおよび界面活性剤汚染システムの両方における剪断流中の2つの等サイズ液滴の衝突を研究した。近接触界面領域における不均一効果は,二つの液滴が互いに接近し,それらの合体を抑制するとき,界面を固定化することを確認した。Please refer to the publisher for the copyright holders. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 二相流 ,  *液滴 ,  計算機シミュレーション ,  *不溶性 ,  剪断流 ,  界面張力 ,  *差分法 ,  二次元 ,  Reynolds数 ,  *界面活性剤 ,  伸長流 ,  三次元 ,  モデリング ,  *界面
準シソーラス用語： 非混和性 ,  マイクロ流体 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (3件)： 崩壊/コアレッセンス ,  毛管流 ,  計算法

分類 (1件)： 膜流,液滴,気泡,キャビテーション  (BC02070U)

タイトルに関連する用語 (6件)： 不溶性 ,  界面活性剤 ,  液滴 ,  動力学 ,  ハイブリッド格子 ,  有限差分法