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ポリマーの反応性を考慮した非ニュートンリミングおよびコーティング流れの解析的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15560130
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

FOMIN Sergei (SERGEI FOMIN)  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80333855)

研究分担者 福西 祐  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60189967)
小原 拓  東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40211833)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードポリマー流れ / 非ニュートン流れ / リミング流れ / コーティング流れ / スケール解析 / 数学的モデル / 反応性 / 構成法則
研究概要

エリスおよびベキ乗則流体のリミング流れに関する流出条件を導出した。流出条件を満足することで、定常状態での溶解の存在を証明することができた。これらの条件より想定されるリミング流れの範囲内において、フィルムの厚さは継続的な溶解を可能にし、それは臨界前および臨界状態での流れ則を用いた予備値と一致することを示した。また、臨界状態での流れ則において、不連続な溶解挙動が予測された。エリスおよびベキ乗則流体における衝撃位置と高さに関する検討をするにあたり、定常状態理論は有効であることが示された。ベキ乗則モデルについて、流れのフィルム厚さに関する定常状態方程式の理論的解の導出に成功し、エリスモデルについて演算処理を実行した。このモデルについて解析的な漸近解が陽な形式で得られ、演算処理の結果と比較することができた。これらの解より、コーティング流れの正確なシミュレーションを行うためのエリスおよびベキ乗則の方程式におけるパラメーター値を最適化することが可能になり、流れが超臨界状態にある時に起こる定常水位急上昇の大きさと位置について、種々の流れパラメーターにおける解も決定できた。これにより、異なる多因子の溶解のための、エリスおよびベキ論の流動学的モデルの較正を呈示した。
上述した方程式の高次近似解析のための数値的アルゴリズムを導出した。高次数における流れの安定性についてのより詳細な判定法を定め、主な次数方程式から導出される結果と比較した。
長波理論の枠組みにおいて、二軸回転シリンダー上の非ニュートン流れについてのリミング流れの数学的3Dモデルを導出した。3D支配方程式の安定性解析を実施し、流れの安定性に対する二軸回転成型の影響を解析した。さらに、フィルムの一様性に対する微小重力の影響を明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2004 その他

すべて 雑誌論文 (2件) 文献書誌 (1件)

  • [雑誌論文] Three Regimes of a Steady State Rimming Flow of the Liquid Polymers2004

    • 著者名/発表者名
      S.Fomin, T.Hashida
    • 雑誌名

      Slow Dynamics in Complex Systems : 3rd International Symposium, AIP Conferences Proceedings vol.708

      ページ: 275-276

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Rimming Flows Of Non-Newtonian Fluids2004

    • 著者名/発表者名
      S.Fomin, T.Hashida
    • 雑誌名

      Proceedings of IMECE2004 : ASME International Mechanical Engineering Congress

      ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fomin, T.Hashida, J.Watterson: "Fundamentals of the Rimming Flows of the Non-Newtonian Fluids"Journal of Non-Nuewtonian Fluid Mechanics. Vol.111. 19-40 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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