傾斜側壁を持つ屈曲型微小チャネル内の流体混合 Fluid Mixing in a Zigzag Microchannel of Trapezoidal Cross-Section

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著者

    • 安積 高靖 AZUMI Takayasu
    • 大阪大学大学院基礎工学研究科 化学工学領域 Division of Chemical Engineering, Graduate School of Engineering Science, Osaka University
    • 住友 千恵 SUMITOMO Chie
    • 大阪大学大学院基礎工学研究科 化学工学領域 Division of Chemical Engineering, Graduate School of Engineering Science, Osaka University
    • 平田 雄志 [他] HIRATA Yushi
    • 大阪大学大学院基礎工学研究科 化学工学領域 Division of Chemical Engineering, Graduate School of Engineering Science, Osaka University
    • 井上 義朗 INOUE Yoshiro
    • 大阪大学大学院基礎工学研究科 化学工学領域 Division of Chemical Engineering, Graduate School of Engineering Science, Osaka University

抄録

屈曲型微小チャネルの断面形状を台形にすることにより,対流混合の性能が高められることを,実験と数値シミュレーションを用いて明らかにした.長方形断面の屈曲型チャネルでは,流速が速くなると上下に鏡映対称の2次流渦対が発生するが,チャネルの断面形状を台形にすることでこの対称性が崩れ,対流混合がさらに促進される.流体粒子追跡法による数値シミュレーションの結果は,実験で得られた混合パターンと良好に一致した.チャネルの鉛直断面内の混合状態を定量的に表現するために,Danckwertsの分離の強度の概念を拡張した新しい混合度を用いて,流体粒子がチャネルの鉛直断面を通過する点の空間パターンから混合度を定量的に比較し,台形断面チャネルの方が長方形断面よりも混合性が高いことを示した.

On the basis of experimental and numerical analysis, it was shown that a trapezoidal cross-section enhanced convective mixing in a zigzag microchannel. In a rectangular channel, a pair of secondary flow vortexes arranged vertically appears at high flow rates. In a trapezoidal channel, this geometrical symmetry in secondary flow pattern is broken and, as a result, convective mixing is enhanced moreover. The results of numerical simulations by the fluid particle tracer method agreed with mixing patterns obtained in experiments. An extended Danckwerts' intensity of segregation was applied to evaluate quantitatively the mixing pattern of intersection points of fluid particles with the conduit's cross-section. This index also showed higher mixedness in a trapezoidal channel than in a rectangular one.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 33(2), 173-180, 2007-03-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  21件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018903542
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    8766393
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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