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非定常・非一様ひずみ速度場における複雑流体のレオロジー・内部構造計測法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K18766
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分19:流体工学、熱工学およびその関連分野
研究機関東京農工大学

研究代表者

亀田 正治  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70262243)

研究分担者 伊藤 輝将  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60783371)
武藤 真和  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30840615)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード流体工学 / 計測工学 / レオロジー / 光計測 / 光工学・光量子科学 / 非ニュートン流
研究開始時の研究の概要

食品,日用品,塗料,血流などは複雑流体と呼ばれ,水や空気に比べて流動(レオロジー)を司るパラメータが多岐にわたる.科学技術が発達した現在でも,既存の計測手法では,それらのパラメータの同定は難しい.本研究では,その解決に向けて,サブミリ秒の時間分解能が必要な非定常流れや非一様なひずみ速度場に適用可能な新しい計測手法を開発する.本研究によるレオロジー計測の革新により,複雑流体による流れの変調など,流体工学における未踏の課題の解決につながることが期待される.

研究成果の概要

ドップラー光干渉断層撮影法(Doppler-OCT)による流動計測とコヒーレントアンチストークスラマン分光法(CARS)による物質・分子計測を組み合わせた新しい時間分解レオロジー計測システムを開発した.CARS法の要素として,光フィルターによるパルス整形を用いた新しいシングルパス狭帯域第2高調波発生(SHG)法の開発に成功した.各システムの基本的な特性を確認し,同時測定には至らなかったが,今後の複雑流体測定の実現への道筋を付けることができた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

レオロジーは,流体が流動にともなってどのような変形を起こし,どのような力を生じるのかを知るための学問です.食品,日用品,塗料,血流などの複雑流体(complex fluids)のレオロジーは,工業プロセスにおける混合器,配管,ポンプなどの流動に大きな影響を及ぼします.本研究では,流動の急激な変化や管内での複雑流体の内部構造と流速を同時に測るシステムの開発を進めました.工業プロセスのその場計測は,製造工程の改善に大いに役立ちます.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 流動複屈折計測とインデックスマッチングを複合した円管内流体応力場計測手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      武藤真和, ウォービーウィリアム海アレクサンダー, 中峰健登, 横山裕杜, 田川義之
    • 雑誌名

      ながれ

      巻: 41 ページ: 383-386

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Pulse shaping with dispersion engineered optical filters for single-pass narrowband second harmonic generation2024

    • 著者名/発表者名
      Kanako Tajima, Katsuya Iwata, Masaharu Kameda, Kazuhiko Misawa, and Terumasa Ito
    • 学会等名
      SPIE Photonic West LASE 2024, Frontiers in Ultrafast Optics: Biomedical, Scientific, and Industrial Applications XXV
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 流動複屈折法とPIV法の複合計測による複雑流体の流体応力場と流速場の関係性の調査2024

    • 著者名/発表者名
      梅澤遼,武藤真和,亀田正治,玉野真司
    • 学会等名
      日本機械学会 東海支部 第55回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] レオロジーと複屈折の複合計測が拓く複雑流体の医工計測技術の紹介2023

    • 著者名/発表者名
      武藤真和
    • 学会等名
      第26回日本機械学会 流体工学部門 複雑流体研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-Contact And Non-Steady Rheo-Optical Measurement of hydrodynamic stress fields inside a cylindrical tube2022

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Muto, William Kai, Alexander Worby, Kento Nakamine, Yuto Yokoyama, Yoshiyuki Tagawa
    • 学会等名
      20th International Symposium on Applications of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェーズフィールド法による粘弾性流体伸長変形におけるき裂進展の解明2022

    • 著者名/発表者名
      龍見 香穂, 亀田 正治, 山中 晃徳, 市原 美恵
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2025-01-30  

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