東京農工大学 大学院生物システム応用科学府 生物機能システム科学専攻 博士前期課程2年の出来 優花さん、同大学院 工学研究院 応用化学部門の長津 雄一郎 教授、インド工科大学 ローパー校 数学科のManoranjan Mishra 教授、東京農工大学 大学院グローバルイノベーション研究院の鈴木 龍汰 特任助教からなる国際共同研究チームは、2種類の液体が完全に混ざり合うまでの間に生じる弱い界面張力(有効界面張力)が、界面の流体力学的不安定性、具体的には2流体の粘度の違いにより界面が指状に広がる「粘性フィンガリング(Viscous fingering:VF)」という現象に与える影響を調査し、「流動の速度が増すと界面の流体力学的不安定性が増加する(指幅が小さくなる)」という従来の常識を覆す結果を数値シミュレーションで得ることに成功し、そのメカニズムを明らかにしました。
本成果は、界面の流体力学的不安定性を有効界面張力と流動の速度により制御できることを示唆しており、今後、有効界面張力を伴うVFの制御手法につながる実験的、数値的、理論的研究の先駆けとなるものです。さらに本成果は、CO2を地中に貯留するプロセスや地層からの石油回収プロセスにおけるミシブル攻法において重要な発見であり、本研究はそれらのプロセスの新たな制御法の創出に寄与することが期待されます。
本研究成果は、流体力学に関する専門学術誌である「Journal of Fluid Mechanics」(電子版2023年6月20日付)に掲載されました。
本研究は、科学技術振興機構(JST) さきがけ「複雑な流動・輸送現象の解明・予測・制御に向けた新しい流体科学」領域における研究課題「化学熱力学を融合した界面流体力学の創成(JPMJPR22O5)」、日本学術振興会(JSPS) 科学研究費補助金(22K20402、22K03900)、東京農工大学 グローバルイノベーション研究院の田川 義之チーム「動的界面力学国際研究拠点」の援助を受けて行われたものです。
<プレスリリース資料>
- 本文 PDF(685KB)
<論文タイトル>
- “Numerical study on the effect of Péclet number on miscible viscous fingering with effective interfacial tension”
- DOI:10.1017/jfm.2023.405
<お問い合わせ先>
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