マイクロバブルの機能性を生かした新しい流れの可視化法と装置の開発

(研究目的)液体や気体の流動は一般に無色透明であることが多く、流れを直接目視することができない。そのため、多くの可視化の技術が開発されている。マイクロバブルは極微細な気泡で、気泡同士の合体や吸収が起こらず、単一のまま水中をゆっくり浮遊することで均一に分布し、長時間留まるという特徴をもっている。そのため、マイクロバブルをトレーサとして用いることにより、流れがもつ本来の流動特性を変えることなく、流れを可視化できるといった特長が考えられる。本研究では、レーザーシート法にマイクロバブルのもつ特異な機能性を生かした新しい流れの可視化方法を提案し、装置を試作したうえで、その利用技術について検討を加える。(研究方法)流れを可視化するために試験部になる水槽は四方向から目視できるように透明なアクリル板を用い、障害物になる試料の大きさを考慮して、400×150×200mmで製作した。水槽内の試料の取替え作業が行えるように上部はネジ留めとし、両側面に管を接続して、すでに開発しているマイクロバブル発生装置で発生させたマイクロバブル水を水槽内の試験部を通して元の装置に戻るようにポンプで循環させた。バルブの開閉で流量の調整を行い、視認性が高い緑色レーザー光を水槽の上部から照射することで、平面状の流れを確認することができる。これらのものを組み合わせて可視化装置システムを製作し、流れの可視化法についての実験を行った。(研究結果)試験部を通過する複雑な流れの状態をマイクロバブルのトレーサによって容易に目視できることを確認した。緑色シート状レーザー光を上部より照射し、ディジタルカメラで流れの撮影を行った。シャッター速度や露出を変化させて撮影し、画像をパソコンに取り込み流れの状態を確認した。複雑な流れの状態を平面にすることで、解析が容易になったと思われる。このシステムにより、流動現象の解明に有効な新しい流れの可視化法が可能になった。

(研究目的)液体や気体の流動は一般に無色透明であることが多く、流れを直接目視することができない。そのため、多くの可視化の技術が開発されている。マイクロバブルは極微細な気泡で、気泡同士の合体や吸収が起こらず、単一のまま水中をゆっくり浮遊することで均一に分布し、長時間留まるという特徴をもっている。そのため、マイクロバブルをトレーサとして用いることにより、流れがもつ本来の流動特性を変えることなく、流れを可視化できるといった特長が考えられる。本研究では、レーザーシート法にマイクロバブルのもつ特異な機能性を生かした新しい流れの可視化方法を提案し、装置を試作したうえで、その利用技術について検討を加える。(研究方法)流れを可視化するために試験部になる水槽は四方向から目視できるように透明なアクリル板を用い、障害物になる試料の大きさを考慮して、400×150×200mmで製作した。水槽内の試料の取替え作業が行えるように上部はネジ留めとし、両側面に管を接続して、すでに開発しているマイクロバブル発生装置で発生させたマイクロバブル水を水槽内の試験部を通して元の装置に戻るようにポンプで循環させた。バルブの開閉で流量の調整を行い、視認性が高い緑色レーザー光を水槽の上部から照射することで、平面状の流れを確認することができる。これらのものを組み合わせて可視化装置システムを製作し、流れの可視化法についての実験を行った。(研究結果)試験部を通過する複雑な流れの状態をマイクロバブルのトレーサによって容易に目視できることを確認した。緑色シート状レーザー光を上部より照射し、ディジタルカメラで流れの撮影を行った。シャッター速度や露出を変化させて撮影し、画像をパソコンに取り込み流れの状態を確認した。複雑な流れの状態を平面にすることで、解析が容易になったと思われる。このシステムにより、流動現象の解明に有効な新しい流れの可視化法が可能になった。