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粘弾性流体中における気泡ダイナミクスの三次元数値解析

研究課題

研究課題/領域番号 19560155
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
研究機関室蘭工業大学

研究代表者

太田 光浩  室蘭工業大学, 工学部, 准教授 (00281866)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2008年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2007年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード非ニュートン流 / 混相流 / 粘弾性流体 / 気泡運動 / 数値解析 / 気泡ダイナシクス
研究概要

本研究では, 粘弾性流体中を上昇する気泡運動ダイナミクスを主たるターゲットとして, 三次元数値解析から気泡運動ダイナミクスを考察した. FENE-CR モデルにより粘弾性流体をモデル化し, 粘弾性特性(モデル・パラメータ)が気泡運動へ及ぼす影響を調べた. 粘弾性流体中における気泡上昇運動の特徴であるCusp形状を有する気泡を三次元解析により再現することに成功した. 弾性特性として緩和係数λ(Deborah数)およびダンベル間の伸長パラメータLが重要な因子であることを明確にした. 変形が小さい気泡では, λとLの値が比較的小さくても弾性効果が顕著に現れ, 一方, 変形が大きい気泡では, λとLの値がある程度大きくないと弾性効果は現れなかった.また, 密度比の影響を調べるために, 液滴上昇運動と気泡上昇運動の相違を検討した. 液滴の方が気泡に比べて弾性効果の影響をより大きく受けることを明らかにした. また, 気泡・液滴の変形・分裂ダイナミクスの基本的なケースとして, 粘弾性流体中で静止している液滴(密度比および粘度比が1)の剪断変形・分裂ダイナミクスに対して三次元数値解析を行った. 剪断方向に沿って液滴の先端付近で粘弾性応力が強く作用し, 変形・分裂ダイナミクスに大きく影響を与えていることが分かった.

報告書

(3件)
  • 2008 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Three-Dimensional Numerical Simulations of a Rising Bubble in aViscoelastic FENE-CR Model Fluids2008

    • 著者名/発表者名
      M. Ohta, K. Onodera, Y. Yoshida, M. Sussman
    • 雑誌名

      AIPConference Proceedings : Materials Physicsand Applications 1027

      ページ: 896-898

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Numerical Simulations of a Rising Bubble in a Viscoelastic FENE-CR Model Fluids2008

    • 著者名/発表者名
      M. Ohta, K. Onodera, Y. Yoshida, M. Sussman
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings : Materials Physics and Applications 1027

      ページ: 896-898

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Simulations of the Dynamic Motion of Single Drops Risingin Viscoelastic FENE-CR Model Fluids

    • 著者名/発表者名
      M. Ohta, K. Onodera, Y. Yoshida, M. Sussman
    • 雑誌名

      J.Chem. Eng. Japan, to be accepted

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 粘性流体中を上昇するスカート型気泡/液滴の数値解析2008

    • 著者名/発表者名
      太田光浩
    • 学会等名
      化学工学会第73年会
    • 発表場所
      静岡大学
    • 年月日
      2008-03-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Three-Dimensional NumericalSimulations of a Rising Bubble in aViscoelastic FENE-CR Model Fluids2008

    • 著者名/発表者名
      M. Ohta, K. Onodera, Y. Yoshida, M. Sussman
    • 学会等名
      The 15th International Congress on Rheology
    • 発表場所
      Monterey, USA
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Numerical Analysis of the Motionof a Drop Rising in a Viscoelastic FENE-CRModel Fluid2008

    • 著者名/発表者名
      M. Ohta, K. Onodera, Y. Yoshida, M. Sussman
    • 学会等名
      International Workshop onProcess Intensification 2008
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Three-Dimensional Numerical Simulations of a Rising Bubble in a Viscoelastic FENE-CR Model Fluids2008

    • 著者名/発表者名
      M. Ohta, K. Onodera Y. Yoshida, M. Sussman
    • 学会等名
      The 15th International Congress on Rheology
    • 発表場所
      Monterey, CA, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Analysis of the Motion of a Drop Rising in a Viscoelastic FENE-CR Model Fluid2008

    • 著者名/発表者名
      K. Onodera, M. Ohta, Y. Yoshida, M. Sussman
    • 学会等名
      International Workshop on Process Intensification 2008
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 粘弾性流体中を上昇する気泡・液滴運動の相似性2007

    • 著者名/発表者名
      太田光浩
    • 学会等名
      化学工学会第39回秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 粘弾性FENE-CR流体モデル流体中を上昇する気泡運動の数値解析2007

    • 著者名/発表者名
      太田光浩
    • 学会等名
      日本混相流学会年会講演会2007
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2007-06-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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