自身の蒸気を推力とする血液滴推進技術の開発

开发利用自身蒸汽作为推力的血滴推进技术

基本信息

批准号：
16H06610
负责人：
城田農
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Hirosaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-08-26 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H06610/
关键词：
ライデンフロスト液滴自己推進流体工学蒸発

项目摘要

本年度は、真空環境下において加熱ラチェット（鋸刃形状）上を液滴が自己推進するために必要な加熱温度を調べることを主目的として、実験装置を構築した。液体には脱イオン水を使用した。ラチェットは、100mm×100mm×5mmのアルミ平板に、マシニングセンタあるいはフライス盤を使用して加工した。鋸刃の寸法は、深さ 1.5mm、幅 0.25mm、水平なアルミ板表面に対する鋸刃形状の長辺部分の角度を 10°とした。マシニングセンタによる加工では、直径0.15mmのボールエンドミルを使用した。マシニングセンタによる加工では、切削工具あるいは被切削物を傾ける必要がないが、他方、エンドミルの先端が球形であるため、鋸刃形状の角部を削り取ることができないという欠点を有する。フライス盤による加工では、直径15mmのエンドルミルを用いて、1 つの鋸刃形状を 1 回の切削で削り取るようにした。ここで、傾斜角10°の斜面をもつジグを介してアルミ板をフライス盤に固定することにより、鋸刃を加工した。ラチェットの温度制御には、150Wのカートリッジヒーター2本、熱電対、PIDコントローラーを用いた。ラチェットと加熱平板、さらに液滴を発生するためのシリンジポンプとチューブ、そしてニードルを真空デシケーター内に設置し、ダイアフラムポンプによってデシケーター内を減圧した。シリンジポンプを減圧環境下に設置することにより、液滴を安定して発生することができた。大気圧および減圧環境（20kPa程度）において、水液滴が自己推進するために最低限必要となるラチェット加熱温度を調べた。その結果、大気圧下では300℃程度にまで加熱する必要があるのに対して、減圧下では110℃において安定して水液滴は自己推進した。これらの結果から、減圧による飽和温度の低下に伴う自己推進能力が格段に向上することを、実験的に明らかにした。

今年，我们建立了一个实验设备，其主要目的是研究在真空环境中液滴在加热棘轮上自属螺旋藻（SAW刀片形状）所需的加热温度。去离子水被用作液体。使用加工中心或铣床将棘轮处理成100mm x 100mm x 5mm铝板。锯叶片尺寸为1.5mm，宽0.25毫米，相对于铝板的水平表面，锯叶片长的角度为10°。为了使用加工中心进行加工，使用了直径为0.15 mm的球端厂。当使用加工中心进行加工时，无需倾斜切割工具或要切割的物体，但是另一方面，末端磨坊的尖端是球形的，这使得无法从锯片形状的角落刮掉。在使用铣床铣削时，使用末端磨坊的直径为15毫米剃光刀片形状。在这里，通过将铝板通过斜坡为10°的夹具将铝板固定到铣床上来处理锯叶片。为了控制棘轮温度，使用了两个150W的墨盒加热器，一个热电偶和一个PID控制器。棘轮和加热板，用于产生液滴的注射器泵和管子，并将针头放在真空干燥器中，并被隔膜泵抑制干燥器的内部。通过在减小的压力环境中安装注射器泵，可以稳定地产生液滴。在大气和减小的压力环境中，水滴需要的最小棘轮加热温度（约20 kPa）。结果，在需要加热至约300°C时，在大气压力下需要在110°C下稳定地推进水滴。这些结果在实验上表明，随着饱和温度由于减压的降低而自我销售能力显着提高。