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強力音波中の微粒子の運動と霧水落下促進技術への応用

强声波中细颗粒的运动及其在雾水促降技术中的应用

基本信息

批准号：
21651082
负责人：
植田洋匡
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Asia Center for Air Pollution Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

「研究目的」雲、霧に強力音波を照射することにより、霧粒間の衝突・合体を加速し、大粒子にして地表落下を図る、降水促進技術の開発を目的とする。逆に、交通障害になる霧を消す「消霧技術」の開発研究でもある。構想のポイントは、強力音波の場合「非線形性」により波形が変化して、最終的には衝撃波フロントをもつ鋸歯波形になること、粒子は鋸波フロントでは慣性のため追随できず、結果的に音波の伝播方向に移動すること、さらに、強音波場での粒子の往復運動と伝播方向への移動が、「粒径」によって異なることを利用して衝突合体を促すこと、である。「研究成果」サブテーマ1:強力音源の開発:音源として、ピストン往復機構を持つピストンホーン型を設計製作した。霧粒間10-50μmの衝突合体に最も有効な50-150Hzの音がホーンに共鳴して強い吹鳴を行い、音の拡がり角度を抑制するようにホーンを設計した。結果、最高出力140dBを達成した。サブテーマ2:音波の非線形特性と粒子突成長の研究:非線形音波場での霧水の衝突・合体成長の時間発展を粒子ビンモデルで調べた。結果、実大気と同じ粒径分布(平均径10μm)の霧に110dBの音波を照射した場合、50秒間で平均径が50μmにまで成長することを示した。当初、国内での実証試験を計画したが、周辺住民との合意が叶わず、伊丹工業(株)の無響室を借りて、計3回室内実験を行った。まず、音圧、スペクトル、広がり角など音場特性を調べた。つぎに、超音波振動子により無響室内に充満させた霧に強音波を照射して、霧の運動の写真、ビデオ観察と、個数濃度、粒径分布の時間発展の計測を行った。実験結果は、数値計算でほぼ再現でき、本技術の実効性が確認できた。野外試験は、中国科学院大気物理研究所(気象改変研究室)と共同で実施することとし、プロジェクト会合(北京)、ワークショップ(広州)に出席した。

"Objective of the study": to accelerate the collision and combination of cloud particles and fog particles, to accelerate the fall of large particles, and to develop precipitation promotion technology. Research on the development of fog elimination technology for reverse traffic and traffic hazards Conjecture: In the case of strong sound waves,"non-linearity," the waveform changes, the final shock wave changes, the saw wave changes, the particle saw wave changes, the inertia follows, the resulting sound wave moves in the propagation direction, the strong sound wave field reciprocates, the particle moves in the propagation direction,"Particle size" is different. "Research Results": Development of Powerful Sound Source: Design and Production of Sound Source Reciprocating Mechanism 10-50μm collision between particles, the most effective 50-150Hz sound resonance, strong blowing, sound angle suppression The maximum output of 140dB was achieved. 2: Non-linear characteristics of sound waves and sudden growth of particles: collision of non-linear sound fields, time evolution of complex growth, and modulation of particles. As a result, when the fog was irradiated with 110dB of sound wave with the same particle size distribution (average diameter of 10μm), the average diameter of 50μm was increased in 50 seconds. At the beginning, the domestic test plan was completed, and the residents of the surrounding area agreed to the construction of the indoor and outdoor facilities of Idan Industrial Co., Ltd. The sound field characteristics of the sound field are adjusted according to the characteristics of the sound field. Measurement of the number concentration, particle size distribution, and time evolution of fog movement by intense sound wave irradiation, ultrasonic vibration, and sound-free room filling. The results of the calculation are reproduced and the effectiveness of the technology is confirmed. The field test was jointly conducted by the Institute of Physics, China Academy of Sciences (Laboratory of Image Modification) and the Institute of Science and Technology (Beijing).