Elucidation and modeling of successive fragmentation cascade of metal droplets

金属液滴连续破碎级联的阐明和建模

• 批准号: 21H01251
• 负责人: 井上 智博
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01251/
• 关键词: 液体金属; 熱物質拡散; 連鎖分裂; 元素分析; 数理モデル; 液滴; 表面張力; 可視化; 凝縮相; 高速可視化計測; 分裂; 連鎖現象

気液界面を有する液滴は，1度の分裂しか経験しないという従来の流体工学的な制約により，微細噴霧を生成する際のエネルギー効率は，わずか1%にも満たない．対して本研究は、成長著しい金属粉末製造技術へ応用すべく，液滴が分裂を繰り返す『連鎖分裂』を対象として，現象を律速する未知の機構を，高速度可視化とX線分析を組み合わせた複合的アプローチにより実験的に探究するとともに，体系的な数理モデルを開発することが主眼である．安全かつ安定的に金属液滴を生成する工夫として，供試金属(炭素鋼・チタン等)をグラインダーで研磨した．加えて，本年度は，チタンやアルミニウム粉末を含む手持ち花火も使用した．金属微粒子は飛行しながら表面の酸化熱によって昇温し，やがて融解して金属液滴に相変化した後，連鎖的に分裂する．このときの非定常温度変化を，二色温度計測によって計測した．比較的低融点の炭素鋼については，定量的な温度計測に成功した．他方，チタン等の高融点金属については，温度校正範囲の上限温度（約2500K）を上回るため，定量計測は困難であった．採取した金属粒子の断面を，X線分析付き電子顕微鏡を使って分析したところ，酸化層の存在を明確に確認出来た．並行して，初年度に開発した物質拡散と表面張力を考慮した液滴数理モデルをさらに発展させ，金属液滴の非定常熱収支モデルを構築した．数理モデルと実験結果から，金属液滴の連鎖分裂の律速過程として，雰囲気酸素が液滴内部に浸透する物質拡散であることが，統計的にも明らかになりつつある．これら，連鎖分裂の非定常可視化と数理モデルを中心とした本年度の成果を国内外の学会で発表し，査読付き論文を掲載するなど重要な成果を上げた．

There are liquid droplets at the liquid interface, which is sensitive to the temperature of the liquid interface. in this study, the metal powder manufacturing technology is used in this study, and the liquid drop splitting technology is used in this study. in this study, the metal powder manufacturing technology is used in this study, and the droplet splitting technology is used in this study. For example, the speed control system has an unknown mechanism, and the high-speed X-ray analysis system can be used to analyze the complex system. The mathematical and physical characteristics of the system are different from those of the main eye. Safe, stable and stable metal droplets generate time savings. For the purpose of testing metal (carbon, carbon, etc.), this year, the metal powder contains hand-held fireworks. Metal particles are used to acidify the surface by acidifying the surface, melting the metal droplets and melting the metal droplets after phasing, the link splits. The dichroic temperature calculation is accurate. Compared with the low melting point of carbon, the quantitative temperature measurement is successful. The other side, such as the high melting point metal, the temperature correction range, the upper limit temperature (about 2500K), the last temperature, the quantitative calculation, the metal particle section, etc. The X-ray analysis computer micrometer makes it possible to analyze the X-ray micrometer, and the acidizing device is clearly recognized. At the same time, at the beginning of the year, we will start the test of the surface strength of the liquid droplets, the mathematical and physical properties of the liquid droplets, the thermal performance of the metal droplets, the unsteady thermal analysis of the metal droplets, and the results of the mathematical experiments. Metal droplets are linked to split at a high speed, and the droplets of metal droplets are soaked in liquid droplets to disperse. the results of the statistics show that the results of the link splitting are not steady enough to improve the results of this year's achievements of the Institute of Science and Technology at home and abroad, and the results are very important.

项目成果

Analysis on unsteady thermal behavior of ground iron sparks

磨铁火花的非稳态热行为分析

• DOI: 10.34571/stem.82.2_50
• 发表时间: 2021
• 期刊: Science and Technology of Energetic Materials
• 影响因子: 0.5
• 作者: Taro Kimura;Chihiro Inoue
• 通讯作者: Chihiro Inoue

Thermal and evolved gas analysis for oxidation of carbon in senko hanabi

Senko Hanabi 中碳氧化的热分析和逸出气体分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Yukino Watanabe;Yu-Ichiro Izato ;Chihiro Inoue and Atsumi Miyake
• 通讯作者: Chihiro Inoue and Atsumi Miyake

乱流気流に駆動された環状高粘度液膜の高速可視化と数理モデル

湍流气流驱动环形高粘度液膜的高速可视化及数学模型

• 发表时间: 2022
• 作者: Fumiya Nakamura;Taishi Murakami;Shugo Miyake;鎌田 祥彰，井上 拓哉，王 振英，井上 智博
• 通讯作者: 鎌田 祥彰，井上 拓哉，王 振英，井上 智博

固化を伴う液体金属分裂プロセスの高速度可視化計測

伴随凝固的液态金属分裂过程的高速可视化测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 杉原和樹;小泉正治;山崎悟志;児玉高志;千足昇平;安原はるか，Ren Mengjia，Wang Zhenying，井上智博
• 通讯作者: 安原はるか，Ren Mengjia，Wang Zhenying，井上智博

Analysis on bursting mechanism of carbon steel sparks

碳钢火花的爆裂机理分析

• DOI: 10.34571/stem.83.3_95
• 发表时间: 2022
• 期刊: Science and Technology of Energetic Materials
• 影响因子: 0.5
• 作者: Taro Kimura;Chihiro Inoue
• 通讯作者: Chihiro Inoue