| 研究課題/領域番号 |
21J14599
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
川口 美沙 東京農工大学, 工学研究院, 特別研究員(PD) (00973570)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 懸濁液 / レオロジー / 混相流 / Segre-Silberberg効果 / Hele-Shaw flow / viscous fingering / 光弾性 / 格子ボルツマン法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
懸濁液レオロジーの理解は，生体工学や化学工学など多分野に関連する重要な課題である．分散系懸濁液の巨視的な流動特性は，微視的な懸濁粒子の分散状態や粒子挙動により変化する．一方で，流路内流れにおいては，特異的な粒子分散状態を形成する懸濁粒子の慣性移動現象が起こる．この現象を利用して，懸濁液のレオロジーコントロールの実現が期待されるが，微視的な粒子の挙動が巨視的な懸濁液レオロジーに与える影響は明らかではない．本研究は，粒子分散状態および粒子の回転運動に着目して個々の懸濁粒子の粘度への寄与を明らかにし，流動特性操作に効果的な微細構造の推定に有用な知見を得ることを目指すものである．
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| 研究実績の概要 |
本年度は，前年度に得られた研究成果をまとめ，Computers&Fluidsに掲載された．懸濁液流れにおける微視的な粒子挙動と，巨視的な懸濁液の実効粘度の関係を明らかにするため，個々の粒子の運動による実効粘度への寄与を足し合わせることで，懸濁液流れの実効粘度を推定することを試みた．ここでは局所粘度分布を含む実効粘度の推定を行うため，波状の壁面せん断応力分布を用いた重ね合わせにより，実効粘度を評価する方法を提案した．提案手法による実効粘度の推定結果と，数値計算により得られた相対粘度を比較した．その結果，慣性移動を伴う希薄系懸濁液流れにおいて，提案手法により壁面上の相対粘度分布の定性的な傾向を捉えることができた．この方法により，流体力学的相互作用による実効粘度への影響がどの位置でどのように影響するかについても調査した．得られた結果の一部は1件の国際会議にて発表した．
これまで，数値計算による壁面せん断応力を用いた微視的レオロジー評価を行ってきた．本年度は，実験計測による微視的レオロジー評価を行うため，光弾性法を用いて，Hele-Shawセル内のviscous fingering(VF)をモデル課題とした流体計測にも取り組んだ．VFまわりの特徴的な位相差分布を得ることができ，数値計算結果との比較を行った．これらの結果を1件の国内会議および2件の国際会議にて発表した．本研究で検討した計測手法は，慣性移動を伴う分散系懸濁液のレオロジー評価にも用いることができると期待され，今後は得られたデータの定量評価を行い，流路内懸濁液流れ計測へと発展させる．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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