权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

伝熱制御による高分子化合物の物質輸送制御に関する研究

通过传热控制控制高分子化合物的传质研究

基本信息

批准号：
13J09480
负责人：
TORRES Juan Felipe
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では熱泳動(ソーレー効果)および自然対流を有効利用することで高分子化合物の物質輸送技術の確立を目的とした。この目的を達成するために実験および数値計算を並列で行うアプローチが最適であると判断した。ここで、伝熱制御を行うことで微小領域における物質輸送制御をする。平成25年度における主な研究成果は下記の通りである。1. 計測実験に関する研究実績, 熱泳動および自然対流の計測技術の確立(1)光学系の構築 : 位相シフト技術およびPIVシステムにより構成される新型光学系を構築した。(2)セルの製作 : 濃度場・温度場を形成する伝熱制御システムを設計・製作した。(3)ソフト作成 : リアルタイムで二次元の濃度場・温度場高精度計測する独自のソフトを作成した。(4)熱泳動実験 : ベンチマーク物質の熱泳動現象を可視化し、新測定法の妥当性を評価した。(5)タンパク質の熱泳動実験 : 世界で初めてタンパク質の熱泳動現象を可視化することに成功した。(6)自然対流実験 : 純粋自然対流(熱泳動無し)の流速場・濃度場を同時計測する技術を確立した。2. 数値計算に関する研究実績. 自然対流の不安定性解析(1)不安定性モデルの改善 : 作成した自然対流の数値シミュレーションに傾斜角の効果を導入した。(2)平行六面体内の自然対流現象の解明 : 傾斜した平行六面体内の純粋流体の自然対流を評価し、流れの不安定性現象および伝熱特性を明らかにした。(3)実験条件の検討 : 数値計算の結果により、純粋流体の自然対流実験の条件を検討した。上記の研究実績から、熱泳動を用いる物質輸送制御技術を提案した。この新計測技術を用いることで混合溶液内の物質の分離・分析が可能であると考えられる。また、加熱条件を調整することによって熱泳動による物質輸送のみならず自然対流による物質輸送が可能となることを実験的・解析的に示し、熱・物質輸送の最適条件を明らかにした。

This study aims to establish a substance transport technology for polymer compounds by utilizing thermophoresis and natural convection. The goal is achieved by calculating the optimal value. The heat transfer control system is used to control the transport of substances in small areas. The main research results of Heisei 25 are recorded below. 1. Research results of measurement, establishment of measurement techniques for thermophoresis and natural convection (1) construction of optical system: construction of new optical system for phase and PIV system (2)Production: Concentration field, temperature field formation, thermal control system design, production (3)The system is designed to measure the concentration field and temperature field of two dimensions with high accuracy. (4)Thermophoresis: Visualization of thermophoresis phenomena of substances and evaluation of the appropriateness of the new assay (5)The first time in the world, the phenomenon of thermal migration of mass was visualized successfully. (6)Natural convection: A technique for simultaneous measurement of velocity field and concentration field of pure natural convection (thermophoresis) has been established. 2. Research achievements in numerical calculation. Analysis of instability of natural convection (1) Improvement of instability: establishment of numerical value of natural convection and introduction of effect of inclination angle (2)Explanation of natural convection phenomena in parallelepiped: evaluation of natural convection phenomena in inclined parallelepiped, analysis of unsteady phenomena in flow and analysis of thermal characteristics (3)Discussion of the conditions for the realization: the results of numerical calculation, the conditions for the natural convection of pure fluids The above research achievements and proposals for substance transport control technology in thermophoresis applications are described. This new measurement technology is used to separate and analyze substances in mixed solutions. The optimum conditions for the transport of substances through thermophoresis, natural convection, and heat transfer are described in detail.