流体励起振動を用いたマイクロ発電機の研究

薄膜間流路に薄膜固体を設置し、流路の流れ条件に対する薄膜固体の運動の力学モデルを提案した(H18年度)。この力学モデルに対して、本学設置のMetalabソフトを活用してシミュレーションを行った。昨年度では、流れ直交方向に対して無限、すなわち二次元無限薄膜体を想定してシミュレーションしたが、今年度は薄膜体の流れ直交方向の境界条件を考慮したシミュレーションを実施した。その結果、薄膜固体の長さLと幅Bとの比率L/B(形状係数)により、流れ条件との組み合わせにより薄膜固体が不安定振動(自励振動)する条件が存在することを明らかにした。このミシュレーション結果を活用すると、二次元流れの運動エネルギーを薄膜固体の縦方向自励振動に運動変換、すなわちロスゼロでエネルギー変換することが可能であることを検証した。このシミュレーション結果に基づき、プラスティックス製マイクロ流路内に一定流速になる流れ場装置を試作し、そこにPDMS製の薄膜固体を自由保持し、流れ条件に対する薄膜固体の運動をCCDカメラにて実体表示できるシステムを構築した。これを用いた予備的実験から、特定の流れ条件下では、薄膜固体が不安定(自励振動)振動することが観察され、この発生条件は、薄膜固体の幾何寸法と流れ条件で決定され、従来の流路内不安定振動として理解できることが検証された。この縦方向の不安定振幅エネルギーをインダクタンス等で電気エネルギーに変換すれば、高効率にてマイクロ電気エネルギーをとり出せうることの可能性を明らかにした。

薄膜間流路に薄膜固体を設置し、流路の流れ条件に対する薄膜固体の運動の力学モデルを提案した(H18年度)。この力学モデルに対して、本学設置のMetalabソフトを活用してシミュレーションを行った。昨年度では、流れ直交方向に対して無限、すなわち二次元無限薄膜体を想定してシミュレーションしたが、今年度は薄膜体の流れ直交方向の境界条件を考慮したシミュレーションを実施した。その結果、薄膜固体の長さLと幅Bとの比率L/B(形状係数)により、流れ条件との組み合わせにより薄膜固体が不安定振動(自励振動)する条件が存在することを明らかにした。このミシュレーション結果を活用すると、二次元流れの運動エネルギーを薄膜固体の縦方向自励振動に運動変換、すなわちロスゼロでエネルギー変換することが可能であることを検証した。このシミュレーション結果に基づき、プラスティックス製マイクロ流路内に一定流速になる流れ場装置を試作し、そこにPDMS製の薄膜固体を自由保持し、流れ条件に対する薄膜固体の運動をCCDカメラにて実体表示できるシステムを構築した。これを用いた予備的実験から、特定の流れ条件下では、薄膜固体が不安定(自励振動)振動することが観察され、この発生条件は、薄膜固体の幾何寸法と流れ条件で決定され、従来の流路内不安定振動として理解できることが検証された。この縦方向の不安定振幅エネルギーをインダクタンス等で電気エネルギーに変換すれば、高効率にてマイクロ電気エネルギーをとり出せうることの可能性を明らかにした。