気泡を利用したマイクロ流体輸送システムに関する基礎的研究

利用气泡的微流体传输系统的基础研究

基本信息

批准号：
08750206
负责人：
佐藤光太郎
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750206/
关键词：
気泡ポンプ境界要素法マイクロジェット可視化相互干渉

项目摘要

すでに気泡の膨張・収縮を利用して流体に運動エネルギを与える方法はバブルジェット型プリンターで実用化されており,ノズル径数十ミクロンで液滴を噴射可能である.本研究はこの原理をミクロ領域での液体輸送に応用するための基礎的研究として位置づけられ,容器内における単一および複数気泡の挙動に関して研究を行った.主として局所的エネルギの供給により急激膨張を始める気泡と容器あるいは自由表面との相互干渉について解明を試みた.得られた成果を以下に示す.(1)剛体壁近傍の単一気泡は崩壊末期の短い時間に壁面に向かうマイクロジェットを形成するが,位相を有する隣接気泡を配することにより,ジェットの向きおよびジェット速度をコントロールできる可能性を示した.すなわち気泡の持つ運動エネルギを流体輸送システムとして利用する場合に問題となる壁面への繰り返し衝撃力は気泡-気泡相互干渉を用いて軽減できることを理論的並びに実験的に示した.(2)気泡サイズが極めて小さい場合には相対的に表面張力の効果が大きなり,気泡の非球状変形にも影響を及ぼし,さらに運動時間特性が変化することがわかった.また,問題点として対象となる現象が微小領域で生じる場合にはレイノルズ数が小さくなることから,数値解析では粘性の影響を考慮する必要があること,実験的にはポンプとしての性能特性を調べるための圧力計測が困難であることが挙げられる.

利用气泡的膨胀和收缩向流体赋予动能的方法已经在气泡喷射打印机中投入实际应用，并且可以喷射喷嘴直径为几十微米的液滴。本研究应用了这一原理定位为应用于液体输送领域的基础研究，对容器内单个和多个气泡的行为进行研究。我们主要试图阐明由于局部能量供应而快速膨胀的气泡与容器或自由表面之间的相互干扰。得到的结果如下所示（1）靠近刚性壁的单个气泡向壁形成微射流。在塌陷结束时的短时间内，表面会发生破裂，但通过以相位排列相邻的气泡，可以控制喷射的方向和喷射方向。换句话说，通过利用气泡-气泡相互作用（2）当气泡尺寸时，理论上可以减少对壁表面的重复冲击力，这在使用气泡的动能作为流体输送系统时是一个问题。极小，表面张力的影响比较大，气泡发现非球形变形也受到影响，并且运动时间特性也发生变化。此外，由于当感兴趣的现象发生在微小区域时雷诺数变小，数值分析表明粘度It有必要考虑到的影响