2015 Fiscal Year Research-status Report
圧力振動場における気泡近傍の流動構造の解明とその応用
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26420107
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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), 准教授 (00293738)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 非ニュートン流 / 粘弾性流体 / 流動複屈折 / 伸張粘度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度には，Y字型分岐型流路において分岐前の水平テストセクションにおける流通状態における圧力振動印加時の流動複屈折を測定した．具体的には，左の上流側から下流側へ移動する繰り返し膨張・収縮するテストセクション部の気泡を2次元偏光高速度カメラ(Photron社製CRYSTA PI-1P)を用い，後方から平行円偏光を照射し，シャッタースピード1/6000s，フレームレート6000fps，複屈折画像の解像度512x512pixelsにて撮影した．円偏光はテストセクションを透過し，流動場の応力に応じた遅延が生じ，偏光状態が変化する．カメラのCCD基板上に設置された異なる4方向の直線偏光素子の輝度情報を用いて，その部分の遅延が評価される．気泡直径0.83 mmの単一気泡を流路に導入し，テストセクションにて撮影した気泡の最膨張時と最収縮時の遅延分布図を測定した．供試流体は複屈折を示す0.03M CTAB/0.23M NaSalである．
圧力が上昇する気泡収縮時の系内は全体的に強い遅延分布を呈しており，特に気泡の左側（上流側），つまり気泡の進行方向の反対側で強い遅延がみられた．この時の気泡の膨張・収縮よって変化する気泡径を計測し，気泡表面上の近傍流体の剪断速度を推算したところ，47.8 s-1であった．供試流体のレオロジー特性よりこの値は，供試流体の不安定流動がみられる高剪断場の範囲であり，強い弾性を示すことが分かる．気泡の収縮による流体の移動により，気泡近傍の流体に対し強いひずみが加えられたため強い流動複屈折を引き起こし，収縮時には膨張時より強い遅延値の分布が得られたと考えられる．また，着目気泡近傍に存在する微細気泡の動きから着目気泡近傍流体の動きを解析し，粘弾性流体中を上昇する気泡の下部にみられるNegative wakeと同様な流れが気泡収縮時に生じたと考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２７年度の計画は，流通系における気泡近傍のメカニズムの解明に関する検討が中心であり，研究実績の概要で示したとおり，流通系Y字型分岐流路における評価をおおむね完了した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は本研究の最終年度であり，平成２７年度に実施した研究と平成２８年度の研究のデータ取得を引き続き実施する．本年度末に２次元偏光高速度カメラを利用できる環境が整ったことから，気泡が特異形状を示す条件についてさらにデータ収集を行う．また，研究協力者との研究打ち合わせを行いながら，レオロジー国際学会での発表ならびに論文投稿に対応する予定である．
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Research Products
(6 results)
