液-液界面におけるマランゴニ効果をともなう対流現象に関する研究

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平成16年度に界面張力計測法の開発を行い,これを用いて複数の種類の実験流体の表面・界面張力及び聴力温度係数を測定した.また,比較的液-液界面形状を安定させやすい矩形ガラス容器を作成した.平成17年度はこのガラス容器内にいろいろ種類のシリコンオイルとフロリナートを入れ,実験条件を系統立てて変化させ,浮力流れとマランゴニ流れの相互作用について検討した.平成18年度は円筒形実験装置を製作して実験を行った.液体中に小さな液柱を形成して,液-液界面を持つ液柱に生じる対流について,液柱の外側の層での流れをも含めた検討を行った結果,厳密な測定には至らなかったものの,外側の層における対流が影響していることがわかった.そこで当該部位での温度分布計測を実現することが重要と判明したため,オイルの温度分布を可視化計測する技術の開発を実施した.シリコンオイルやフロリナートなどの液体は化学的に非常に安定であるため,蛍光染料などを溶解させることが比較的難しく,また,脂溶性の染料で蛍光強度などが温度依存性を持つものも知られていないため,流動時の温度計測を非接触で可視化計測できた例は過去にない.本研究では,その燐光強度と寿命が温度に依存し,かつ,アルコール可溶である染料を多孔質性の粒子に吸着させ,この粒子をシリコンオイル中に分散させることによって,シリコンオイル中の温度分布を非接触可視化計測することに成功した.