テレメトリシステムを用いた液中粒子のダイナミクスに関する研究

利用遥测系统研究液体中颗粒动力学

基本信息

批准号：
15760115
负责人：
原田周作
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Hokkaido University (2004)University of the Ryukyus (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760115/
关键词：
混相流流体力潤滑微粒子潤滑理論流体力学的相互作用

项目摘要

近年、ナノ・マイクロテクノロジーの発展に伴い,特定の波長の光を吸収する半導体粒子などの機能性微粒子の研究が盛んに行われており,溶媒中における微粒子挙動の解明が求められている.しかしながら低Reynolds数条件における粒子間の流体力学的相互作用は長距離性を有すること,また近接極限において連続体近似が破綻することなど複雑な因子を多く含むため,溶媒中における微粒子の分散・凝集のダイナミクスはほとんど明らかにされていない.本研究では,このような粘性流体中における固体粒子のダイナミクスに関連する研究として,粒子の自由運動にともなう位置および加速度変化を同時測定し,さまざまな条件における固体間の流体力学的相互作用の詳細を調べた.3種類の液中粒子の加速度計測用センサ粒子(以下,センサ粒子)を製作した.ピエゾ抵抗型微小加速度センサ,信号増幅部および電源部からなる小型回路をアクリル製中空粒子に内蔵し,データ取得のために,テレメトリ回路による無線送信,内蔵マイクロロガーによるデータ蓄積,微細エナメル線による有線通信の3手法を用いた回路を製作した.また外部からLED変位計,レーザ変位計を併用した粒子変位の非接触測定を行った.外部からの粒子変位測定により,低Reynolds数条件における粒子-固体壁面の接近時の粒子挙動が明らかとなった.固体壁面への接近時に潤滑効果による過大な流体力が作用し,壁面近傍で急激な減速運動を行う粒子の加速-減速過程は,低Reynolds数条件の定常流体力および非定常流体力の線形和により得られる粒子軌跡と定量的に一致した.またセンサ粒子による加速度測定により,定性的な流体力変化の傾向が得られた.本実験結果から,流体中の固体衝突に伴う流体力学的効果の詳細が明らかとなった.

近年来，随着纳米微型技术的发展，对吸收特定波长光的半导体颗粒等功能粒子进行了积极的研究，并已要求在几种条件下的流体中阐明溶剂中的细颗粒。粒子之间的机械相互作用包含许多复杂因素，例如长距离，并且在本研究中很少揭示它们在溶剂中分布的近端和连续的近端。对于这种粘性流体中的固体颗粒的动力学，根据颗粒的自由锻炼，位置和加速度会同时测量，并在各种条件下进行固体为了加速测量（以下方面，传感器颗粒）用于三种类型的颗粒电路使用三种方法：通过遥测电路的无线传输，通过Microgar中的数据积累，并使用LED位移仪和激光位移仪进行了非接口测量位移测量结果揭示了接近低雷诺的粒子行为，由于润滑效应而导致的过度流体力在接近墙壁时起作用，导致墙壁附近的快速减速运动是由于稳定的流动力造成的在几个低的雷诺条件和线性日语中，它是对粒子轨迹的定量，而传感器颗粒的加速度测量已获得定性的流体变化。