2018 Fiscal Year Annual Research Report
Observation technique for particle orientation in concentrated suspension with flow focusing
| Project/Area Number |
16K06099
|
|---|
| Research Institution | Tsuyama National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
加藤 学 津山工業高等専門学校, 総合理工学科, 准教授 (20370017)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 懸濁液の流動 / 懸濁粒子の配向運動 / フローフォーカッシング / 流れの可視化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
粒子懸濁液の実験的研究では，流れ場での粒子の移動や配向状態を観察し，それらとレオロジー特性との関係を把握することが重要な課題である．しかし，濃厚系懸濁液では粒子それ自体が障害となり，流れ動内部の粒子を直接観察することが困難である．本研究では，フローフォーカシングを用いて2次元流れ場における濃厚系懸濁液の粒子の動きを観察する技術を開発した．
今年度は，この技術を用いて，濃厚系懸濁液のポアズイユ流れ場における粒子運動の観察，および急拡大急縮小流路を通過する粒子懸濁液に適用し個々の粒子の運動の観察を行った．
ポアズイユ流れ場の濃厚系懸濁液では，粒子を均一に分散させることが困難であるものの，繊維状粒子が流線に沿った配向角度に収束する様子やその過程で壁面や近傍粒子との相互作用で粒子の回転運動が阻害されるケースを観察することができた．
急縮小・急拡大流れでは，本技術を用いてこの流れ場での粒子配向の様子が観察可能であることを示した．また，急縮小に流れ込む際の粒子の運動を詳細に確認すると，繊維状粒子では，急縮小部分の角において球形状粒子に比べて僅かに外側を回る経路を取ることが確認された．アスペクト比の大きい繊維状粒子では角を回りきれないことから生じる違いであることが推察される．
以上より，本技術を用いることで，シンプルな流れ場から複雑な流路形状まで様々な流れ場における粒子の観察が可能であり，数値モデルの検証など有益な実験データが得られることが確認できた．
|
