減圧環境下における衝突液滴の局所除熱特性および液滴内部の沸騰気泡解析

减压环境下液滴碰撞及液滴内部沸腾气泡局部散热特性分析

• 批准号: 20K14676
• 负责人: 畠中 龍太
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14676/
• 关键词: 薄膜熱電対; 液滴衝突; 全反射法; TIR; ライデンフロスト; 核沸騰; 気泡成長; 液滴; 減圧環境; 気泡核生成

本研究の最終目標は、減圧環境下において、雰囲気ガスの相対湿度の調整を行った上で加熱面に単一液滴を衝突させ、固体表面温度の高時間/空間分解能計測と全反射法(TIR)による固液接触部計測の2つを同時実施することで気泡成長と壁面熱流束を評価すること、およびそれを用いて液滴の加熱面衝突現象における減圧環境の影響を解明することである。FY2022は同時計測システムにおける温度データ校正試験手法に関して外部有識者と議論を進め、その見直しを行った。現在の熱電対アレイの構成では、薄膜熱電対部分と（同材料で構成される）リード線部分のゼーベック係数の効果を分離できず、両者のゼーベック係数に差がある場合は温度絶対値を正しく評価できないことがわかった。そこで、薄膜熱電対アレイに校正試験専用の薄膜測温抵抗体を形成する前提で成膜パターンの変更を行い、TIR/温度計測の同時実施のコンフィギュレーション（真空デシケータ内）で校正試験を行うための手順検討や治具の設計を実施した。また、これまでに得られた実験データの解釈（特に濡れ広がる液滴内部の成長気泡の底部におけるミクロ液膜の有無）に関し、文献調査・検討・外部有識者と議論を進めた。現時点では液膜は無い可能性が高く、その前提で観測されている気泡成長速度を再現できるような物理モデルの検討を進めている。TIR計測と温度計測の同時実施自体には成功しており、液滴実験において既に興味深いデータは得られているが、論文執筆のためは校正手順の構築と計測の不確かさの定量的な把握が不可欠であるため、FY2023中にその問題を解決し、査読論文１本としてまとめることを目指す。

This study の ultimate goal は, subtract 圧 environment に お い て, 雰 囲 気 ガ ス の phase humidity seaborne の line adjustment を っ た で on heating surface に 単 a droplet を conflict さ せ, solid surface temperature の high time/space decomposition can measuring と method of total reflection (TIR) に よ る solid-liquid contact part measuring の 2 つ を be applied at the same time す る こ と で 気 bubble growth と non-catalytic wall beam を review 価 す る こ Youdaoplaceholder0 and およびそれを explain the する する とである とである by using the conflict phenomenon of the <s:1> heating surface of the て droplet における and the influence of the pressure-reducing environment <e:1> を. FY2022 は simultaneously measuring シ ス テ ム に お け る temperature デ ー タ calibration test technique に masato し て have external learning と comment を め, そ の see straight し を line っ た. Now の thermoelectric ア seaborne レ イ の constitute で は, film thermoelectric part seaborne と (with material で constitute さ れ る) リ ー ド line part の ゼ ー ベ ッ ク coefficient の unseen fruit を separation で き ず, struck の ゼ ー ベ ッ に ク coefficient difference が あ る occasions は temperature unique numerical を is seaborne し く review 価 で き な い こ と が わ か っ た. そ こ で, film thermoelectric ア seaborne レ イ に calibration test 専 with の を film temperature resistance body formation す る premise で film-forming パ タ ー ン の line - more を い, TIR/thermometer の measurement at the same time be の コ ン フ ィ ギ ュ レ ー シ ョ ン (vacuum デ シ ケ ー タ) で calibration test line を う た め の hand beg や fixture design を の shun 検 be applied し た. ま た, こ れ ま で に have ら れ た be 験 デ ー タ 釈 の solution (especially に れ speech &drama hiroo が る droplet internal の 気 growth at the bottom of the bubble is の に お け る ミ ク ロ liquid membrane の any) に masato し beg, external, literature survey 検 have learning と comment を into め た. Now point で は liquid membrane は が high く い possibility, そ の premise で 観 measuring さ れ て い る 気 bubble growth を reappearance で き る よ う な physical モ デ ル の beg を 検 into め て い る. TIR measuring と の thermometer test at the same time be applied autologous に は successful し て お り, droplet be 験 に お い て に tumblers both deep い デ ー タ は have ら れ て い る が, papers written の た め は correction hand shun の build と measuring の uncertain か さ の quantitative な masters が cannot owe で あ る た め, FY2023 に そ の を solve し, check 読 thesis this と し て ま と Youdaoplaceholder0 める とを point to す.

项目成果

Bubble growth during ``magic carpet breakup`` of a drop on a heated substrate

液滴在加热基材上的“魔毯破裂”过程中气泡的生长

• 发表时间: 2020
• 作者: Hatakenaka;R.;Harth;K.;Roisman;I. V.;Tropea;C.;Lohse;D.;and Tagawa;Y.
• 通讯作者: Y.

Darmstadt工科大学/Otto-von-Guericke- Universitat Magdeburg(ドイツ)

达姆施塔特工业大学/奥托·冯·格里克-马格德堡大学（德国）

Twente 大学(オランダ)

特温特大学（荷兰）

減圧環境下で高温壁面に衝突する液滴のVapor rebound現象

减压环境下液滴与高温壁面碰撞的蒸气反弹现象

• 发表时间: 2022
• 作者: 畠中 龍太、J. Breitenbach;I. V. Roisman;C. Tropea;田川 義之
• 通讯作者: 田川 義之