2015 Fiscal Year Annual Research Report
高分子液体の熱流体潤滑に対するマルチスケールシミュレーション技術の開発
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26790080
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
安田 修悟 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (70456797)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マルチスケール / レオロジー / 複雑流体 / 潤滑 / 粘性発熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コロイド，高分子，液晶などの複雑流体は様々な工業製品に幅広く利用されている．複雑液体のマクロな移動現象とミクロな内部構造の状態を精確に予測・解析することができるシミュレーション技術を開発することは，工学的に重要な意義を持つ．本研究では，これまでに申請者等が開発したマルチスケールシミュレーション法をもとに，さらに実用的で複雑な現象に適用できるように拡張する．分子シミュレーションや流体シミュレーションでは対応できない実際の製品・機器のシステムサイズでの高分子液体の潤滑問題における流動・発熱・内部構造の関係のメカニズムを明らかにし，本手法の有効性を実証する．
平成26年度には，おもにシミュレーション手法の技術的な拡張に重点をおいて研究を進めた．平成27年度は，開発した手法を用いて高分子液体の熱潤滑問題を詳細に解析した．具体的には，潤滑油を想定した短い高分子鎖からなる液体に対して，温度を一定に保った２平板間におけるせん断に対して高分子液体のレオロジー特性，発熱挙動，および内部構造の変化を詳細に調べた．せん断の早さを変えた場合と高分子液体の熱伝導を変えた場合の計算を実行し，どちらの場合にも現象を説明する上で重要となる無次元パラメータを見いだすことに成功した．この無次元パラメータを用いることで，高分子液体の内部構造の変化が，流動によって支配的に決定される領域と発熱による分子の熱運動によって支配的に決定される領域との間に起こる転移現象をうまく説明することができるようになる．また，高分子鎖が長く絡み合いを持った高分子液体に対しても同様の計算を実行し，この場合にも，同じ無次元パラメータで現象を整理することができることを明らかにした．
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