粘弾性流体の高レイノルズ数・高ワイセンベルグ数領域における二次元流路内の層流流れ

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550141
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 立花 規良 福井大学, 工学部, 教授 (10020231)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 克志 福井工業高等専門学校, 助手 (40190037) ; 川端 信義 福井大学, 工学部, 助手 (90126631)
• Keywords: 粘弾性流体 / 数値解析 / 流れの可視化実験 / 高分子水溶液

Research Abstract

本研究は、粘弾性流体による高レイノルズ数・高ワイセンベルグ数領域における層流流れを安定に解き得数値計算アルゴリズムの開発と数値計算結果と比較し得る信頼性の高い実験デ-タを提供することを目的とて行っている。以下、本年度の研究実施計画に順じて概要を示す。
1.粘弾性流体の基礎的な物性値の計測
レオロジ-定数を求めるために円板-円錐系回転粘度計を製作し、非ニュ-トン粘性の測定を行った。今後弾性効果の測定の確認を行う予定である。
2.後向きステップ流れおよび2次元急縮小流れの可視化実験
2次元流路をアクリルとガラスによって製作し、PAA0.1%水溶液を用いて可視化実験を行った。現在、レノルズ数が5以下と小さい領域に対してであるが、急縮小部手前で流線が流路壁に向かって広がるなど数値算結果との一致がいくつか確認されている。今後、さらにレイノルズ数を高くする予定である。
3.高精度な数値計算手法の開発
陽的マコ-マック法をレオロジ-構成方程式に対して適用したが、安定性に問題があることが分かった。にCIP法に基づいた方法を試みた結果、Lax法に基づく方法に比べて精度では優るものの計算効率の点では干劣っていることが分かった。その後、運動方程式をレオロジ-構成方程式に代入することによって、構成方式中に拡散項が現れることが分かったため、現在、その方法によって計算を進めている。

Research Products

• [Publications] 川端信義,立花規良,葦埜勲,藤田克志: "粘弾性流体の後向きステップ流れ" 日本機械学会論文集B編. 55-518. 2977-2982 (1989)
• [Publications] 川端信義,立花規良,葦埜勲: "粘弾性流体による二次元流路内流れの数値計算(構成方程式の時間進行にLax法を適用した方法)" 日本機械学会論文集B編. 56-523. (1990)