高速レーザースペックル法による発熱反応にともなうレーリーテーラー不安定性の解明

使用高速激光散斑法阐明与放热反应相关的瑞利-泰勒不稳定性

• 批准号: 22560200
• 负责人: 西村 龍夫
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22560200/
• 关键词: レーザースペックル法; レーリーテーラー不安定性; 発熱反応; Hele shaw cell; 拡散浸透厚さ

高さ100mm×幅50mm×奥行き1mmのHele-Shaw Cellを用いて中和反応実験を行った.Hele-Shaw Cellは,2段に分かれており,まず,下層側に,所定のモル濃度(C=10.0,8.0,6.0,4.0mol/l)のNaOH水溶液を注入し,上層側を少しずらして,所定のモル濃度(C=1.0mol/l)のHC1水溶液またはCH3COOH水溶液を注入した。上層溶液および下層溶液の初期温度を20±0.5℃で一定とし,上部のアクリルを元の位置に戻して中和反応を起こさせた.密度分布測定は次のように行った.アルゴンイオンレーザーをすりガラスに照射し,レーザースペックルパターンを生成させ,そのパターンを平凸レンズにより平行光にし,Hele-Shaw Cellを通過させた.そのスペックルパターンを別の平凸レンズにより集光させ,高速度カメラで撮影した.反応開始後30分間の動画を撮影し1秒間隔で静止画に編集した.次に,これらの連続静止画像から,PIV法を用いてスペックルパターンの移動量分布を求め,フェルマーの定理を用いて,屈折率分布に変換した.さらに,予備実験で得た屈折率-密度相関式を用いて液相内の密度分布を求めた.なお,本手法により,0.01kg/m3レベルの密度変化までとらえることが可能である.本実験の妥当性については,反応がない系において,理論による密度分布と比較した結果,相対誤差が1%以下で一致することがわかった.本年度は,レーザースペックル法を利用して,液相反応中の密度分布の時系列データの取得に成功した

Hele-Shaw Cell with height of 100mm× width of 50mm× width of 1mm was injected with aqueous NaOH solution with specified concentration (C= 10.0, 8.0, 6.0, 4.0 mol/l) in the lower layer side and CH3COOH aqueous solution with specified concentration (C= 1.0 mol/l) in the upper layer side. The initial temperature of the upper solution and the lower solution is 20±0.5℃, and the position of the upper solution and the lower solution is 20 ± 0.5 ℃. Density distribution measurement will be carried out again and again. Hele-Shaw Cell is a new type of cell that can be used to generate light. All kinds of color patterns are flat and convex, and the light is concentrated at high speed. Animation is captured 30 minutes after the start of the reaction and still painting is compiled 1 second apart. Second, the PIV method is used to calculate the distribution of the movement amount of the continuous static image. The density distribution in the liquid phase can be obtained by using the refractive index-density correlation. This technique is suitable for use with a density of 0.01kg/m3. The results of density distribution and comparison show that the relative error is less than 1%. This year, the density distribution time series of liquid phase reaction-phase reaction-phase reaction-

项目成果

レーザースペックル法による反応界面近傍の密度および温度分布測定

激光散斑法测量反应界面附近的密度和温度分布

• 发表时间: 2011
• 作者: 岡本友里子;石田秀士;河原源太;岡本友里子,石田秀士,河原源太;石田秀士,岡本友里子,河原源太;林達也
• 通讯作者: 林達也