2022 Fiscal Year Annual Research Report
分散気泡のレオロジーが解き明かす混相乱流遷移のシナリオ
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19H02057
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
田坂 裕司 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00419946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
PARK HYUNJIN 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00793671)
村井 祐一 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80273001)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | レオロジー / レオメトリ / 乱流実効粘度 / 分散気泡 / 流れの遷移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究期間全体を通して，設定したテーマを実行するため，①局所非定常レオロジー物性の評価，②実効乱流渦粘度の評価，③気泡集積と渦の安定性評価，④局所乱流塊と気泡の干渉，を個別プロジェクトとして設定している．③と④の個別プロジェクトについては前年度までに終了しているため，ここでは①と②の内容および発展研究の成果についてまとめる．
最終年度に相当するの2022年度は，①について，エマルションの構成方程式であるFrankel & Acrivosの式（Frankel & Acrivos, 1970）を気泡を対象としてかつ単純非定常せん断に簡略化し，数値計算によって微小変形の範囲内でのレオロジーマップを作成した．これは表面張力とせん断の関係を表すキャピラリー数と，表面張力と振動せん断の時間スケール比を表す動的キャピラリー数とで実効粘度を表した物である．これと昨年度に取得した，気泡懸濁液のレオロジーマップを比較し，良い一致を示すことを確認した．
派生研究として，水／油エマルション，および粒子懸濁液のレオロジー物性を評価し，振動せん断流れに対しては，一部の条件で特異な粘度上昇とずり減粘が発生することを見いだした．
研究の過程で開発した移動式のスピニングレメータ（P-USR）を貯水槽内での流体の物性評価に応用し，高分子溶液の物性評価を行った．また，同様に開発した速度分布計測とトルク計測を組み合わせた，不均質流体の定常せん断に対する応答物性計測手法をお粥に応用し，その結果から管内流れの流動予測を行い，実測値と良い一致を示すことを確認した．
②に関して，これまで開発を行ってきた回転二重円筒装置で得られた結果を精査し，渦粘度評価における解析方法の妥当性と，問題の解決方法を提案した．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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