界面不安定性による多角形渦輪の形成メカニズム

界面不稳定性导致多边形涡环的形成机制

基本信息

批准号：
18K03572
负责人：
下川倫子
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Fukuoka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、渦輪が多角形に変形するメカニズムの解明である。粘性流体中を沈降する液滴は沈降過程で渦輪に変形した後、複数の液滴に自発的に分裂するが、この分裂過程で広がった渦輪が容器の側面や底面といった壁（境界）に近づくことから、液滴の変形現象において境界の影響を無視することができない。昨年度は瞬間的な微小外力を加えることで動き始めた物体が静止するまでの緩和過程の測定を通して境界からの距離xに伴い物体が受ける抵抗がどのように変化するか、定量的に調べ、物体と境界の距離xの増加に対して、物体が受ける抵抗力は1/xに近い傾向で減少していたことが分かった。本年度はそれらの結果をまとめ、論文として公表した。このように、境界と物体との距離が固定されている場合の抵抗力の測定には成功したが、成長する渦輪は時間経過とともに境界に近づく非定常な系であり、時間変化の中で受ける抵抗を調べる必要がある。そこで、ポンプを用いて流体の給水や減水を行い、ある位置で定常的に動いている物体に対して境界との距離xが疑似的に時間変化している実験をデザインし、その際の抵抗を調べることにした。来年度も継続して実験を行う。本研究については、国内学会で発表し、成果発表のため学術論文誌への投稿に向けて準備している。

这项研究的目的是阐明涡环变形为多边形的机制。粘性流体中沉降的液滴在沉降过程中转变为涡环，然后自发分裂成多个液滴。在分裂过程中，涡环膨胀并接近容器的侧面和底部等壁（边界）。因此，液滴变形现象中边界的影响不可忽视。去年，我们定量研究了物体受到的阻力如何随距离变化。发现随着边界之间距离x的增加，施加在物体上的阻力以接近1/x的趋势减小。今年，我们整理了结果并将其作为论文发表。这样，我们成功地测量了边界与物体距离固定时的阻力，但不断增长的涡环是一个随着时间的推移而接近边界的非定常系统，阻力的测量比较困难，因为它会随着时间的推移而接近边界。您需要检查电阻随时间的变化。因此，我们设计了一个实验，其中使用泵来供应或减少流体，并且到在某个位置稳定移动的物体的边界的距离x随着时间以伪方式变化，我决定对此进行研究。。该实验明年也将继续进行。该研究将在国内学术会议上发表，目前正在准备向学术期刊投稿。