高速レーザースペックル法による発熱反応にともなうレーリーテーラー不安定性の解明

使用高速激光散斑法阐明与放热反应相关的瑞利-泰勒不稳定性

基本信息

批准号：
22560200
负责人：
西村龍夫
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

高さ100mm×幅50mm×奥行き1mmのHele-Shaw Cellを用いて中和反応実験を行った.Hele-Shaw Cellは,2段に分かれており,まず,下層側に,所定のモル濃度(C=10.0,8.0,6.0,4.0mol/l)のNaOH水溶液を注入し,上層側を少しずらして,所定のモル濃度(C=1.0mol/l)のHC1水溶液またはCH3COOH水溶液を注入した。上層溶液および下層溶液の初期温度を20±0.5℃で一定とし,上部のアクリルを元の位置に戻して中和反応を起こさせた.密度分布測定は次のように行った.アルゴンイオンレーザーをすりガラスに照射し,レーザースペックルパターンを生成させ,そのパターンを平凸レンズにより平行光にし,Hele-Shaw Cellを通過させた.そのスペックルパターンを別の平凸レンズにより集光させ,高速度カメラで撮影した.反応開始後30分間の動画を撮影し1秒間隔で静止画に編集した.次に,これらの連続静止画像から,PIV法を用いてスペックルパターンの移動量分布を求め,フェルマーの定理を用いて,屈折率分布に変換した.さらに,予備実験で得た屈折率-密度相関式を用いて液相内の密度分布を求めた.なお,本手法により,0.01kg/m3レベルの密度変化までとらえることが可能である.本実験の妥当性については,反応がない系において,理論による密度分布と比較した結果,相対誤差が1%以下で一致することがわかった.本年度は,レーザースペックル法を利用して,液相反応中の密度分布の時系列データの取得に成功した

使用Hele-shaw细胞进行中和反应实验，其高度为100mm x宽度为50mm x的高度为1mm。将Hele-Shaw细胞分为两个阶段，首先将具有给定摩尔浓度的水溶液（C = 10.0、8.0、6.0、4.0 mol/L）注入下层侧面，并注入了给定的摩尔浓度（C = 1.0 MOR/L）。在20±0.5°C下保持上层和下溶液的初始温度恒定，并将上层的丙烯酸返回其原始位置，以引起中和反应。测量密度分布如下：将氩离子激光照射到接地玻璃上以产生激光斑点图案，并通过平均透镜将图案制成平行的光，并将Hele-Shaw斑点模式通过细胞。斑点图案聚焦为另一个Planoconvex镜头，并用高速相机拍摄。反应开始后30分钟拍摄视频，并以1秒的间隔编辑为静止图像。接下来，从这些连续的静止图像中，使用PIV方法确定斑点图案的分布，并使用Fermat的定理将斑点模式中时间分布转换为折射率。此外，使用初步实验中获得的折射率密度相关方程式确定液相内的密度分布。此外，这种方法使我们能够以0.01 kg/m3的水平捕获密度变化。关于该实验的有效性，与没有反应的系统中的理论密度分布相比，发现相对误差与1％或更少。今年，我们成功使用了激光斑点方法来获取液相反应期间密度分布的时间序列数据。