Effects of Viscosity and Shear-thinning Properties on Interface Velocity and Deformation Behavior during Droplet Impact

本研究では，粘度およびshear-thinning特性が液滴衝突後の気液界面の移動速度および変形挙動におよぼす影響を実験的に検討した．対象液体として，ニュートン流体である50 wt%および70 wt%グリセリン水溶液（GLY50, GLY70），ならびに非ニュートン流体である0.1 wt%カルボキシメチルセルロース水溶液（CMC）を用い，Weber数約60の条件下で液滴を平滑なステンレス表面に衝突させた．ハイスピードカメラにより取得した液滴の輪郭画像を画像処理し，液膜内の3点（bottom, middle, top）における界面の移動速度を定量化した．ニュートン流体では，粘度が低いほど初期の濡れ速度が大きく，粘性の違いが界面運動の時間変化に明確な影響をおよぼした．一方，CMCでは衝突直後から中間部や上部においても高い移動速度が観察され，shear-thinning性により液滴上部の運動が開始しやすくなることが示唆された．このような非ニュートン流体特有の挙動は，従来注目されてこなかった液膜上部の変形特性にも顕著に影響し，液滴内部全体の流動構造におよぼす影響の重要性を示す結果となった．