| Research Abstract |
平成13年度は,平成12年度の研究に引き続き,模擬射出成形実験装置を用いて,主として,PP(透明高分子材料)を溶融させて,約260℃の溶融状態温度で,円管および異形流路中(縮小管路,棒挿入)を流動させ,流動先端部(気液界面の3次元挙動に注目)の熱流動現象の実験的解明を行った.流動場の非定常測定では,高速度カラーCCDビデオによる気液界面形状の連続画像を領域分割した画像解析(含:非定常形状係数の相互相関解析)により,メルトフロント領域の3次元的境界形状・移動を検出すると同時に,メルトフロント領域内の非定常流動を明らかにするため,新しく購入した高輝度プロジェクタを用いて,流路断面にカラー色彩分布を定常的・非定常的に作成し,カラーCCDカメラ(光学系で拡大結像)で撮影し,画像処理ボードを介してコンピュータにカラー分離(RGB値:色系分離)入力し,粒子断面位置変化および流れ方向位置変化を3次元的に検出する事を試みた.更に,壁面近傍域で多層構造的と考えられる溶融ポリマー流の非定常流動について,多層流動による簡単なモデル化を含めた数値シミュレーションを並列的に行い,メルトフロント領域における熱伝達メカニズムの現象解明を,実験的・理論的に試みた.
その結果,流動する溶融ポリマー流体による気液界面上の変動移動の方向性・類似性およびメルトフロント領域における気液界面内の3次元非定常流動現象を,実験的に明らかにできた.溶融ポリマー流では,流路中心部分で,流れの噴出しに対応した界面形状変動の移動および壁面近傍域での壁面から流路中心部に向かう壁面極近傍のスリップに由来する変動の移動を実験的に検出できた。また,単一径での実験(2種類:11.2mm,8.0mm),縮小管での実験(11.2mm=>8.0mm),棒挿入した管路の3次元流動及び壁面境界条件を人工的に変化させた実験の結果を比較検討する事で,メルトフロント域での熱流動現象の総合的把握を行った.更に,簡単な多層モデル流動の数値シミュレーションを開発しながら,本非定常現象の実機での状況・工学的応用についても考察を行った.
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