| 研究課題/領域番号 |
10650750
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
梶原 稔尚 九州工業大学, 工学部, 助教授 (10194747)
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| 研究分担者 |
山村 方人 九州工業大学, 工学部, 助手 (90284588)
足立 毅太郎 九州工業大学, 工学部, 教授 (90026071)
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| キーワード | 構造形成 / 液滴の分裂 / 離散要素法 / ポリマーアロイ / ポリマーブレンド / 構成方程式 / 粘弾性流動 / 数値シミュレーション |
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| 研究概要 |
本年度は、粒子シミュレーション法を用いた液液系の構造形成予測のモデル化および計算手法の開発を行うと同時に、液滴の変形・分裂・合体等を可視化できる検証用実験装置の作成を行った。また、連続的には、各種粘弾性モデルによる具体的には流動解析から、モデルの長所・短所を明かにすると同時に、三次元流れの計算プログラムを作成した。具体的成果は以下のとおりである。
1) 単純剪断流動場におけるマトリクス流体中の単一液滴の変形・分裂について、可視化実験装置を製作し、ニュートン流体(マトリクス流体、液的とも)系における可視化実験を行った。マトリクス流体と液滴の粘度、界面張力、液滴の大きさ、剪断速度を変えた実験を行い、変形・分裂のモードに関して従来の研究と一致した結果が得られ、実験の妥当性が示された。
2) 単純剪断流動場におけるマトリクス流体中の単一液滴の変形・分裂について、ニュートン流体(マトリクス流体、液的とも)系におけるシミュレーションモデルを離散要素法を用いて開発した。界面張力による液滴界面上の力、マトリクス流体が液滴に及ぼす力、液的内部での流動による力の影響を離散要素に対してモデル化し、動力学的計算によって要素の運動を計算した。その結果、変形・分裂モードに関して、少なくとも定性的に実験で観測される状態が得られた。ただし、変形・分裂の時間変化に対して、定量的に一致させるために、モデルの改良が必要であることがわかった。
3) これまで本研究室で検討されてきた数種類の粘弾性モデルに対して、剪断支配、伸長支配および両者が混在する流れ場でのシミュレーションを行い、各モデルの長所・短所、適用限界に関する知見を得た。また、その中で有用なモデルに対しては、三次元流動解析プログラムを開発し、自由表面の存在しない系では、流動解析が可能になった。
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