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計算科学に基づく新規移流拡散制御・分離測定技術の開発によるソーレ係数の高精度測定

基于计算科学开发新型平流扩散控制和分离测量技术，高精度测量Sole系数

基本信息

批准号：
20J23254
负责人：
折笠勇
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

混合溶液中の温度差に沿って構成成分が物質拡散し定常的な濃度差を生じる現象をSoret効果と呼ぶ。低（高）温側に濃化する成分種と度合いは、物質系や比、温度に依存するSoret係数で与えられ、結晶成長や凝固過程での成分再分配の高精度予測に重要なパラメータである。しかし、重量環境下においては浮力対流などの強い流れ場が擾乱となり、Soret係数の高精度な測定は困難であった。この問題に対して、有限要素法による流体数値計算と粒子画像流速測定法（PIV）を用いて、混合溶液を満たす試料容器の寸法形状や温度差の与え方を工夫することで、地上でも浮力対流を抑えて、正確にSoret効果を観測し得る条件を明らかにした。具体的には、鉛直扁平なガラス容器の内部空洞に充填され鉛直方向に加熱されるエタノール水溶液の3次元数値計算モデルを作成し、空洞厚さと加熱温度を変化させ、溶液速度・温度・濃度場変化を計算した。その結果、Soret効果による溶質輸送量が大きな溶液系ほどSoret係数測定に許容される溶液中の対流場が大きくなることを明らかにした。この結果は，前年度に既に明らかにした純溶液での関係性とも良く整合する結果であった．また，測定誤差は対流場の無次元速度に関するパラメータの多項式で良く近似できることが分かった。さらに、対流場の無次元速度は設計可能な測定条件“溶液熱物性・初期条・溶液寸法”に関する線形式から予測・制御可能であることが分かった。つまり、測定条件を線形式組込の多項式を満たすように設計することで，地上重力下においても浮力対流を高度に抑制し，Soret係数の高精度な測定を実現し得ることを明らかにした。この成果の一部を拡散現象の代表的な国際会議DSL2022で発表した。

The temperature difference in the mixed solution is similar to that of the Soret fruit along the constant temperature difference in the mixture. The chemical composition of low (high) temperature alloys is high in combination, the ratio of physical and chemical systems, the temperature dependence of Soret number and temperature, and the redistribution of components in the solidification process of crystal growth are highly accurate to those of important materials. In the heavy and heavy environment, the buoyancy force flow is very strong, and the Soret measurement is accurate and accurate. Problems such as temperature difference, finite element method, fluid count calculation, particle portrait velocity measurement (PIV), mixed solution temperature difference and square temperature difference, ground buoyancy flow suppression, correct Soret flow suppression, temperature difference, temperature difference, buoyancy flow suppression, particle portrait velocity measurement, particle portrait velocity The specific cavity in the container is filled in the straight direction, the third dimension of the aqueous solution is calculated, the cavity thickness is increased, the temperature is increased, and the velocity and temperature of the solution is calculated. The results show that the Soret results show that the volume of the solution is very high, and the volume of the solution is determined by the number of Soret. The results show that in the previous year, the results showed that the results of the integrated test were satisfactory, and the differential flow field was measured in terms of dimensionless velocity and multi-dimensional performance. It is possible to determine the conditions for the design of dimensionless velocity gauges in the field of temperature and flow. The "solution physical property initial strip solution inch method" is in the form of a linear equation for the control of possible temperature profiles. In the form of calibration and testing condition lines, multi-item equipment equipment is designed to suppress the height of buoyancy flow under the ground gravity, and the precision of Soret measurement can be achieved. The International Conference DSL2022 (International Conference), which is represented by the "scattered image" of the International Conference on achievements.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

機械学習を用いたISSソーレ係数測定実験の干渉縞位相解析・接続

利用机器学习进行ISS Sole系数测量实验的干涉条纹相位分析与连接

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fukushima Hiroyuki;Nakauchi Daisuke;Kato Takumi;Kawaguchi Noriaki;Yanagida Takayuki;折笠勇，小田嶋俊宏，富永晃司，鈴木進補
通讯作者：
折笠勇，小田嶋俊宏，富永晃司，鈴木進補

Velocity of the solution tolerated to accurately measure Soret coefficients

允许精确测量 Soret 系数的溶液速度