液糸からの液滴分裂における伝播性表面張力波の作用の解明に関する数値解析

概要

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本研究では、液糸からの液滴生成過程についての数値解析を実施し、これまでとは異なる理解を得るに至った結果を報告する。物性値を適正に取ることによってスケールアップされた微小重力実験では、端面でレーリー解析から予測されるよりも短い波長での分断が観察された。梅村らの提唱する理論[1-6]では、端面からの伝播性表面張力波の役割が考慮され、これらの波の不安定化によって分断が引き起こされることが示されている。ここでは、端面と内部流れの影響をより詳しく見るために対応する数値計算を行う。その結果、端面からの表面張力波によって短波長の分断が引き起こされていることが示された。気体による液柱の伸張も分断を促進する方向に働き、レーリーのモードとは異なる分断を起こしている。また、一定時間経過後に液柱長さが長くなったときに、今度は長波長のレーリーモードが出現する。これは短波長の伝播速度の速い表面張力波が表面を遡り、ノズル出口で反射されて不安定化することによって出現するモードである。このように、液滴分断は2 つのモードが関係していることが分かったが、いずれも端面からの表面張力波によって駆動されており、液滴分断に新しい理解を与える結果となった。

液糸からの液滴分裂における伝播性表面張力波の作用の解明に関する数値解析

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