共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 氷柱の形態形成モデルの実験的検証に関する共同研究
研究代表者／所属 函館工業高等専門学校
研究代表者／職名 助教授
研究代表者／氏名 長澤修一

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 小川直久 北海道工業大学 助教授

2

 内田尚志 北海道工業大学 助教授

3

 古川義純 北大低温研

研究目的 ツララは大気圧中では、鉛直上方から少量の水が層流として供給された時、その水が0℃以下に冷やされた空気中から冷却され、過冷却された水が結晶化され、氷となることによってできる。氷の結晶が成長する際、水が流れる方向に沿って周期的なゆらぎを形成することが観測されている。
この周期的な波が発生するメカニズムを解明するために斜めに傾斜させた基盤の上で上方から水を供給させて、氷（氷柱）の成長を観測し、気温、基盤温度、水の温度、流量などの外部条件を系統的に変えて、氷の周期性や波動としての時間的、空間的な変動の原因を調べる予定である。
　　
研究内容・成果 　北海道大学低温研究所の低温実験室において、ツララの成長機構を探るために、斜めに傾斜させた基盤の上で上方から水を供給させて、CCDカメラと録画装置を用いて氷（氷柱）の成長を観測した。まず、斜めに傾斜させた基盤を準備し、低温実験室において、0℃以下の気温の環境下で過冷却水を斜面上方からある一定流量で流し、氷の成長を観測する。（この氷がツララと見なして取り扱う。）流す過冷却水の流量や画像条件（コントラスト、シャープネス、明るさ、画面サイズ）などの調整が難しく、いまだに理想的な条件で撮影されたとはいえない。従って、ツララの成長速度や周期性などの物理的特性に対する客観的なデータは現時点では得られていない。また、多くの物理量がこの成長機構に関係しているが、氷の周期性や波動としての時間的、空間的な変動の原因を調べるために、気温、基盤温度、水の温度、流量などの外部条件を系統的に変えて調べている最中で現在、実験を継続中である。
　　　
　　
成果となる論文・学会発表等