水銀液滴の衝撃力に及ぼす動的接触角の影響

Effect of dynamic contact angle on mercury droplet impact

直江 崇   ; 二川 正敏  ; Kenny, R.*; 大槻 真人*

Naoe, Takashi; Futakawa, Masatoshi; Kenny, R.*; Otsuki, Masato*

キャビテーション崩壊時に放出されるマイクロジェットの噴出角度が流動により変化することをこれまでに明らかにしている。そこで、水銀キャビテーション崩壊時に放出されるマイクロジェットの衝突による衝撃力に対する衝突角度の影響について検討するための基礎実験として、水銀液滴を自由落下によりガラス標的に衝突させ、標的に負荷される衝撃力、及び液滴の飛散挙動と衝突角度との相関について高速度撮影、及び衝撃力計測により評価した。また、液滴衝突に伴う衝撃及び液滴飛散挙動に及ぼす動的接触角の影響について、実験と数値解析の比較から考察した。標的角度の増加に伴い、飛散挙動が変化し、壁面への衝撃力が低減されることを示した。また、衝突時の衝撃力及び飛散過程では、動的接触角に依存しない傾向があることがわかった。一方、水銀液滴が飛散後の中心に集まる過程では、動的接触角によって挙動が変化することを示した。

We experimentally and numerically investigated the colliding and spreading behavior of a mercury droplet on a quartz target. The droplet was bombarded to the target by the free-fall method in order to investigate the effect of the dynamic contact angle on collision and spreading behavior. The colliding and spreading behavior of the droplet was observed with a high-speed video camera and was compared to the results of the numerical simulations. The experimental results showed that the concentration and jumping behavior after the mercury droplet spreading were observed. In the numerical simulation, we demonstrated the concentration and jumping behavior was changed by the dynamic contact angle, although the colliding behavior was independent of the angle.