| 研究課題/領域番号 |
08455359
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
船津 和守 九州大学, 工学部, 教授 (80037960)
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| 研究分担者 |
松下 琢 九州大学, 工学部, 助教授 (10209538)
田上 秀一 福井大学, 工学部, 助手 (40274500)
木原 伸一 九州大学, 工学部, 助手 (30284524)
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| キーワード | 三次元シミュレーション / 粘弾性流体 / 非ニュートン流体 / 界面 / 自由表面 / 非等温 / 多層ダイスウェル / 二軸スクリュ |
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| 研究概要 |
三次元複雑形状内流動、自由表面や界面を有する高分子成形加工工程に対し、汎用的に適用できる粘性および粘弾性数値流動解析プログラムを開発、構築することを目的とし、以下の成果を得た。(1)複雑形状である二軸スクリュ押出機内の二条ねじスクリュエレメントとニ-デイングディスクを結合させた二軸スクリュエレメント部の非ニュートン流動解析を実施し、スクリュの結合部分において混合を促進させていることが示された。また、ツ-チップとスリーチップのニ-ディンクディスク部の解析により、スクリュルートとバレルの距離が大きいものほど剪断応力を比較的小さくし、混合性能が優れること、スリーチップの場合、ニュートラルなディスクねじれのものが混練指標が優れる傾向がみられた。(2)界面位置を決定するルーチンを検討後、界面を含む三次元粘弾性流動解析を実施し、ダイ内流動で一般的にいわれている低粘度流体が高粘度流体を包み込みながら流動する現象は、粘度比よりも高分子流体の弾性的な寄与、特に第二法線応力差と伸長粘度の寄与が支配的であることを明らかにした。(3)前年度の開発した二重管多層ダイスウェル用粘弾性数値流動解析プログラムに工業的に重要な壁面にスリップ現象を考慮し、ダイバージ、コンバージ、ストレートダイにおけるスリップ現象と押出物形状の関係を明らかにした。(4)ダイ内非等温効果について、高分子材料特有の弾性エネルギーの貯蔵効果を検討し、三次元粘弾性非等温流動解析を実施した。(5)バイオリアクター用の三次元有限要素法プログラムを開発した。60rpm.の攪拌を与えた場合、6-L槽は250mlスピナ-フラスコに比べ槽の縦方向に約2倍の循環流が生じ、最大剪断応力はそれぞれ95mPa、108mPaであったが、それらは弱付着性細胞を胆持体から引き離す程度の応力であった。
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