Nature Physics Published online: 1 September 2005 | doi: 10.1038/nphys121
流体力学
一滴一滴
一滴に秘められた、優れた動力学に関する磁気共鳴画像が、非混和液間の相互作用についての理解を深めてくれるであろう。
別の液体に入れられた液滴は、必ずしも剛体球のように振る舞わない。周囲からの運動量移動によって顕著な内部動力学を展開する。数値モデリングあるいはトレーサー試験では、そのような循環の実態は十分に把握できない。Andrea Amarら1は、Journal of Magnetic Resonanceへの投稿論文の中で、磁気共鳴画像(MRI)によって液滴内の運動を直接観察できる方法について報告している。
MRI走査中に患者が動いてはならないのと同様、鮮明な画像を得るためには液滴を所定の位置に保たなければならない。Amarらは、液滴に働く浮力に対して周囲の液体の流れを微妙に調節することによって、移動距離が数時間で平均20マイクロメートル未満の精度で直径2〜4 mmの単体の液滴を浮揚させることに成功した。この高い安定度により、液滴内の流体運動を厳密に分析することが可能となった。
コロナ著者らは、MRI技術を利用して液滴を高解像度で録画し、流速データを収集することを可能にした。この方法により、液滴の全体的な回転と内部の渦パターンが明らかになり、複雑な三次元流れ構造が周囲流体との相互作用によって決定されることがわかった。
この種の相互作用は、2つの非混和液間の物質移動を引き起こす可能性がある(例えば汚染物質の除去とクリーニング処理)。このプロセスには不明な点が残されているが、MRI技術を使用してより詳細に調べることが可能となった。
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References
- Amar, A. et al. Visualizing flow vortices inside a single levitated drop. J. Magn. Reson. 177, 76−87 doi:10.1016/j.jmr.2005.07.014 (2005)
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