Control of interfacial hydrodynamics with a partially miscible system

近年、石油回収プロセスでは石油回収効率向上のために原油を水や二酸化炭素で押し出す手法が考えられているが、この際、それぞれの物質はお互いにある割合で混ざるという部分混和系であることが示唆されている。この部分混和系での流体置換に関する研究は、本課題開始前の段階ではシミュレーションによる3報しか報告されていない。また、それらの研究では具体的にどういったことが起こりうるかよくわからないままであった。しかし、本研究を通して、部分混和系での実験を実施し、化学熱力学と流体力学が複合してパターンが形成されることを突き止めた。これをまとめて英語論文として投稿した。さらに、以前に報告されていたシミュレーションでは説明できない現象であったため、本課題にて実験を再現するために新たにシミュレーションを確立した。そこでは、通常流体力学に起因する連続の式、運動方程式、化学種の保存式に、化学熱力学に起因するKorteweg力の項を導入することで、実験を再現しようと試みた。パラメータの選択を適切に行うことで、実験を再現できる結果を得ることができ、化学熱力学を考慮した界面流体力学のシミュレーションを確立できた。この研究結果は、化学熱力学と界面流体力学の学際領域であることから新たな学問分野の創出に寄与し、石油回収のさらなる効率化に向けた予測などに役立つものと考える。現在、本研究を英語論文として一流雑誌に投稿中である。これらの結果を支持し、流体力学の観点から化学熱力学による相分離を制御したもの、化学熱力学の観点の1つであるエントロピー生成速度の観点から流体力学のパターンの遷移点を予測したもの、化学熱力学による界面不安定性をスケーリング則を用いて解析したものなど、より詳細に実験・観察・分析・考察し、それぞれ英語論文として投稿中である。

近年、石油回収プロセスでは石油回収効率向上のために原油を水や二酸化炭素で押し出す手法が考えられているが、この際、それぞれの物質はお互いにある割合で混ざるという部分混和系であることが示唆されている。この部分混和系での流体置換に関する研究は、本課題開始前の段階ではシミュレーションによる3報しか報告されていない。また、それらの研究では具体的にどういったことが起こりうるかよくわからないままであった。しかし、本研究を通して、部分混和系での実験を実施し、化学熱力学と流体力学が複合してパターンが形成されることを突き止めた。これをまとめて英語論文として投稿した。さらに、以前に報告されていたシミュレーションでは説明できない現象であったため、本課題にて実験を再現するために新たにシミュレーションを確立した。そこでは、通常流体力学に起因する連続の式、運動方程式、化学種の保存式に、化学熱力学に起因するKorteweg力の項を導入することで、実験を再現しようと試みた。パラメータの選択を適切に行うことで、実験を再現できる結果を得ることができ、化学熱力学を考慮した界面流体力学のシミュレーションを確立できた。この研究結果は、化学熱力学と界面流体力学の学際領域であることから新たな学問分野の創出に寄与し、石油回収のさらなる効率化に向けた予測などに役立つものと考える。現在、本研究を英語論文として一流雑誌に投稿中である。これらの結果を支持し、流体力学の観点から化学熱力学による相分離を制御したもの、化学熱力学の観点の1つであるエントロピー生成速度の観点から流体力学のパターンの遷移点を予測したもの、化学熱力学による界面不安定性をスケーリング則を用いて解析したものなど、より詳細に実験・観察・分析・考察し、それぞれ英語論文として投稿中である。