2014 Fiscal Year Annual Research Report
乱流抑制を高分子の伸張粘度の観点から解明する薄膜干渉流動画像法の開発
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24760129
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
日出間 るり 神戸大学, 学内共同利用施設等, 助教 (20598172)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 非ニュートン流 / レオロジー / ソフトマター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は高分子による乱流抑制には高分子の伸長粘度が重要であると考え，それを実験的に証明するのが目的である．二次元格子乱流により乱流を可視化し画像解析する手法，薄膜干渉流動画像法（FIFI）を用いて乱流への高分子添加効果を調べる．さらに溶液の伸長粘度を測定する装置，微小伸長粘度測定器（Micro-EVA）を開発する．26年度は，以下の項目を達成した．
(1)昨年度までに，FIFIの装置を用いて，二次元格子乱流中の高分子にかかる伸長速度を変化させ，高分子の屈曲性と伸長速度に起因する高分子の伸長粘度が，乱流抑制に与える影響を調べた．今年度は，伸長粘度特性が異なる，ひも状ミセルを形成する界面活性剤溶液についても乱流抑制効果を観察した．二次元乱流の干渉縞を画像のフーリエ変換およびウェーブレット変換で解析し，高分子溶液と界面活性剤溶液について，乱流抑制効果を調べると，高分子溶液の方が界面活性剤溶液よりも乱流抑制効果に異方性が見られた．さらに，今年度はFIFI装置の流速をコントロールする精度を上げ，二次元乱流を発生させる格子付近で渦が生成する様子，その渦が流れていく様子をPIV測定により詳しく調べた．そしてPIVにより観察された乱流の速度分布が，独自に開発した画像解析システムで得られる渦の曲率の分布と対応することを見いだした．以上の成果から，干渉縞画像の画像解析により，乱流の情報を詳細に得るシステムの基盤を構築できたと言える．
(2)高分子溶液の伸長粘度を実測できる装置Micro-EVAの開発を進めた．縮小比の異なる急縮小流路を用いて，伸長速度を様々に変えながら，高分子溶液，界面活性剤溶液の伸長粘度を測定した．現在のところ，ゼロ剪断粘度が30mPa･s程度の非ニュートン流体の伸長粘度を測定し，精度の検証を行った．これまでの測定データやデータの傾向から，測定された値は確からしいと考えている．
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