粘性の温度依存性が大きい流体における対流ダイナミクス

粘度对温度依赖性较大的流体中的对流动力学

基本信息

批准号：
17J03066
负责人：
小林和也
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

（粘性差を伴った2成分混合系における熱対流現象）前年度は混合する2成分間の運動性の違いに着目し、粘性が異なるシリコンオイル混合系や水・グリセロール系をを用いて対流現象を調べた。その結果、ある粘性差以上になると過渡的停滞領域（TSD）が形成され、そこにLudwig-Soret効果は関係ないことを突き止めた。本年度はさらにTSD形成の起源を明らかにするため、混合する2成分間の粘性の濃度依存性について詳細に調べた。その結果、同じ2成分混合系であっても粘性の濃度依存性の強さによってTSD形成は起こらないことを突き止めた。（物理ゲルを用いた流体力学的不安定性の実験手法開発）レイリーテイラー不安定性に代表される流体力学的不安定性現象は界面不安定性の典型例であるが、実験的にどのようにして安定した初期界面を作り出すかは不安定化後の流れに与える影響を考える上でとても重要であるが、これまでの研究の多くは流体間に仕切り板を取り付け、それを引き抜く方法、容器を回転させる方法などがとられてきた。しかしながら、これらの手法では人為的な初期撹乱がその後の不安定化による流れの成長を支配することが知られていた。そこ物理ゲルを用いることによって、これまでの手法ではやむを得ないとされてきた人為的な初期撹乱を伴わない混和性液体における不安定化現象の初期過程を調べることが可能な新たな実験手法を開発した。そして典型的な流体力学的不安定性であるRayleigh-Taylor不安定性やlock exchange実験に本手法を適用し、初期からの不安定化を調べることができることを示した。

（具有粘度差异的二组分混合体系中的热对流现象）去年，我们着眼于要混合的两种组分之间的流动性差异，并使用了硅油混合体系和水/甘油体系，我研究了不同的粘度来产生对流现象。结果，他们发现，当粘度差超过一定程度时，就会形成瞬态停滞区（TSD），并且该区域不涉及路德维希-索雷效应。今年，为了进一步阐明 TSD 形成的根源，我们详细研究了两种混合组分之间粘度的浓度依赖性。结果，我们发现，由于粘度具有很强的浓度依赖性，即使在相同的二组分混合体系中，也不会发生 TSD 形成。（利用物理凝胶研究流体动力学不稳定性的实验方法的开发）以瑞利-泰勒不稳定性为代表的流体动力学不稳定性现象是界面不稳定性的典型例子，但是在考虑其影响时，如何在实验上使其稳定呢？失稳后的流动，但迄今为止的大多数研究都集中在诸如在流体之间附加隔板并将其拉出或旋转容器等方法。然而，在这些方法中，众所周知，人类引起的初始扰动主导了由于不稳定而导致的流的后续增长。通过使用物理凝胶，我们开发了一种新的实验方法，使我们能够研究可混溶液体的初始失稳过程，而无需传统方法所不可避免的初始人为干扰。我们将该方法应用于典型的流体动力学不稳定性瑞利-泰勒不稳定性以及锁交换实验，结果表明可以从初始阶段研究不稳定性。