管内流におけるマイクロバブルの挙動

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本研究ではベンチュリ管によるマイクロバブル生成メカニズムの解明のため、ベンチュリ管内における気泡微細化のプロセスを高速度カメラにより測定を行なってきた。昨年度は、ベンチュリ管喉部において、気泡内にジェットが生成されるプロセスの可視化に成功し、その挙動を調べた。本年度は、さらにこの現象について詳細を調べ、ジェットの生成にはベンチュリ管喉部における気泡の非定常挙動が重要であることを示した。すなわち、気泡内部のジェットの生成には喉部に存在する気泡の前後に大きな圧力勾配が生じ、この圧力勾配により気泡後部からジェットが成長していくことになる。内部の圧力がほぼ一様な気泡に対して前後に大きな圧力勾配が生じるためには、慣性の影響により気液界面が時間遅れをもって徐々に加速するプロセスが初期に存在することが重要となる。本年度はさらに、気泡の微細化と関わりがある気泡表面の不安定現象を解析するために、下流に向かうに従い徐々に径の大きくなる拡大管を用い、管内を上昇する気泡表面に生じる表面波の計測を行なった。その結果、従来までの直管による場合に比べ、拡大管を用いた場合には、気泡の変形の影響がより顕著になり、気泡表面の不安定な表面波がより成長しやすくなることがわかった。