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2010 年度 実績報告書

レオロジー測定、数値流体力学、化学分子計測の統合解析による高分子液体反応流の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22686020
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

長津 雄一郎  名古屋工業大学, 工学研究科, 助教 (60372538)

キーワード反応流 / 高分子液体 / レオロジー / 数値流体力学 / 化学分子計測 / Viscous fingering / ゲル / 反応速度測定
研究概要

本年度は、(A)高分子液体を用いた、反応による粘度変化を伴う液相反応流の更なる系統的実験およびCFDによるその反応性高分子液体力学の解明、(B)実験によるゲル生成反応を伴う高分子液体反応流における、ゲルの性質とそれが反応流場に及ぼす影響の解明、(C)化学分子計測による高分子液体反応流における非定常現象の解明、を同時進行で行った。研究(A)では、水飴水溶液、高濃度の水酸化ナトリウム水溶液間の化学反応により、溶液粘度が適度な速度で増加することを見出し、前者を高粘性液体、後者を低粘性液体に用い、VF実験を行い、反応を伴わない場合と比較することにより、この反応によりVFは疎なパターンになることを明らかにした。これらの結果はPhysics of Fluidsに掲載された。また、以前、申請者らが実験的に明らかにした、瞬間反応により粘度の増加もしくは減少するVFを数値計算により検討し、実験結果と同様な結果が得られた。また実験研究で提案した、瞬間反応による粘度変化がVFパターンに及ぼす影響を説明しうる物理モデルの妥当性を、数値計算により示した。これらの結果はPhysics of Fluidsに掲載された。研究(B)では、その本質となる現象の一端はとらえているが、まだまだ系統的な実験が必要であり、反応流実験を行った。さらにダブルウォールリング界面レオロジーシステムを導入し、複数の、異なるであろうゲルの性質を定量的に評価することに成功した。研究(C)に関しても、その本質となる現象の一端はとらえているがまだまだ系統的な実験が必要であり、反応流実験を行った。この研究での非定常現象は、分子構造を解明しなければ流体現象を説明できない、おそらく世界で最初の反応流の事例であり、分子計測により申請者が予測している分子構造の変化を実証できるかが最大のポイントであり、本年度は、化学分子計測として、光散乱法を用い、分子量の時間的変化の測定の試測定に成功した。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Miscible viscous fingering involving viscosity increase by a chemical reaction with moderate Damkohler number2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Nagatsu, Y.Kondo, Y.Kato, Y.Tada
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 23 ページ: 014109(8)

    • 査読あり
  • [学会発表] 化学反応による粘度変化がViscous fingeringに及ぼす影響の数値計算による検討2010

    • 著者名/発表者名
      長津雄一郎、A.De Wit
    • 学会等名
      第24回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      20101220-20101222
  • [学会発表] Pattern transition from fingering to fracturing in a reacting Hele-Shawflow2010

    • 著者名/発表者名
      T.Ujiie, Y.Nagatsu, Y.Kato, Y.Tada
    • 学会等名
      The 63rd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics(DFD)
    • 発表場所
      Long Beach, California(USA)
    • 年月日
      20101121-20101123
  • [学会発表] Viscous fingering of a miscible reactive A+B→C interface with an infinite Damkohler number : Nonlinear simulations2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Nagatsu, A.De Wit
    • 学会等名
      The 63rd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics(DFD)
    • 発表場所
      Long Beach, California(USA)
    • 年月日
      20101121-20101123
  • [学会発表] Experimental study on intensity of change in viscosity by a chemical reaction on a liquid flow2010

    • 著者名/発表者名
      S.Iwata, Y.Nagatsu, Y.Kato, Y.Tada
    • 学会等名
      The 63rd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics(DFD)
    • 発表場所
      Long Beach, California(USA)
    • 年月日
      20101121-20101123
  • [学会発表] 竜門賞受賞記念講演「Viscous fingeringの反応性流体力学の実験研究」2010

    • 著者名/発表者名
      長津雄一郎
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2010
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20100909-20100911
  • [学会発表] 化学反応により引き起こされるViscous fingeringの実験研究2010

    • 著者名/発表者名
      岩田鐘平、長津雄一郎、岩田修一、多田豊、L.Riolfo、R.Maes、A.De Wit
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2010
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20100909-20100911
  • [学会発表] 高分子流体を用いた、化学反応により引き起こされるViscous fingeringの実験研究2010

    • 著者名/発表者名
      岩田鐘平・長津雄一郎・多田豊・岩田修一・L.Riolfo・R.Maes.・A.De Wit
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会2010
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20100905-20100908
  • [学会発表] Visocus fingering流体力学的パターン形成に及ぼす化学反応の影響2010

    • 著者名/発表者名
      長津雄一郎
    • 学会等名
      第1回自己組織化プロセスサロン(化学工学会材料界面部会自己組織化プロセス分科会)
    • 発表場所
      関西大学飛鳥文化研究所
    • 年月日
      20100826-20100827
  • [学会発表] Nonlinear flow behavior in mixing and reaction processes between a water-soluble polymer solution and a metal ion2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Nagatsu, M.Ban, S.Iwata, Y.Tada
    • 学会等名
      Cordon Conference "Oscillations & Dynamic Instabilities In Chemical Systems"
    • 発表場所
      Il Ciocco Hotel and Resort(Italy)
    • 年月日
      20100704-20100709

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公開日: 2012-07-19  

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