2022 Fiscal Year Annual Research Report
圧力振動場を利用した粘弾性流体の気液界面近傍の流動構造制御とその応用
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20K04285
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岩田 修一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00293738)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 粘弾性流体 / 非ニュートン流 / 流動複屈折 / 気泡運動 / 気泡形状 / ゲル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，粘弾性流体に強い圧力振動の印加によって形成される特異な界面形状について，形成メカニズムの定量的解明を目指す．2022年度には，応力制御式レオメーターで制御される同心二重円筒間流路に充填された溶液状のサンプルに，532nmの円偏光に変調された平行光を透過させ，2次元偏光高速度カメラで撮影により，レオロジー特性と遅延分布，配向角分布を同時に測定し，それぞれの結果の比較・検討を行った．レオメーターの温調システムを用い，冷却しつつあるゼラチン水溶液を中心に，ボブを正弦波振動で回転制御された場合の同時計測を中心に実施した．今年度の同心二重円筒間流路では，透過光に対して剪断印加された流れを観察する．ゼラチン水溶液のゲル化をする場合に加え，ゲル化温度よりもわずかに高いゾル状態を維持する温度においても測定を行った．冷却によりゲル化する温度まで冷却される場合には，同じ冷却パターンで気泡が特異形状を示す経過時間になると剪断流動場においても急激に大きな流動複屈折分布が観察されることが明らかになった．また同時にレオメーター計測得た貯蔵弾性率においても大幅な増加が認められ，両者の関連性が認められた．なお，ゾル状態における定常剪断の印加時の測定では，剪断誘起構造の存在が示唆された．これとは別に，非常に弾性が強い溶液では，圧力振動場における膨張・収縮する微小気泡の気液界面形状が，周期内の収縮時に極めて特異的な形状を示すことが分かった．これらの成果については，第4回マルチスケール多相プロセス工学国際シンポジウム（MMPE），第70回レオロジー討論会，日本機械学会第100期流体工学部門講演会にて報告した．MMPE会議前には，Cardiff大学Tim Phillips教授と気泡形状の粘弾性流動解析に関する研究進捗の確認を実施した．
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