マランゴニ対流における時空間構造

フローティングゾーン法は結晶成長法として工業的にも重要な手法である。本研究はフローティングゾーン法における溶融材料内の流動現象を包括的に理解することを目標に、透明なシリコンオイルを模擬溶液とし、液柱マランゴニ対流の挙動観察および計測を行うものである。実験ではシリコンオイルの粘性を変化させた液柱内の流動について、光学的可視化法によって現象の直感的な理解をはかり、その上でドップラー効果を応用した超音波流速分布測定法(UVP)を用いて定量的な測定を行う。この実験により、マランゴニ対流の支配因子であるグラスホフ数、マランゴニ数、プラントル数の影響を調査し、フローティングゾーン法における流動現象の解明ならびに理論モデルの構築に資する。

マランゴニ対流におけるカオス・乱流とその遷移過程

微小重力下における材料製造プロセスには、マランゴニ対流の影響が大きく効いて来る。本実験では、液柱の両端に温度差を印加してマランゴニ対流を発生させ、特に層流から周期流、カオス流、乱流への遷移条件を求めるとともに、カオスの進化の過程、乱流状態における乱れ分布等を調べる。さらに液柱の形状を変化（正円柱に対する体積率の変化）させることにより、流れの遷移条件及び流れの状態に対する影響を研究する。更に、計算機による数値計算も並行し、実験結果との比較を行う。