2023 Fiscal Year Annual Research Report
Flow structure of bubbles in non-newtonian fluid bu visualization of unsteady stress field
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22K20403
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
楠野 宏明 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (90966029)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 気泡 / 非ニュートン / 偏光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，主応力差に比例するであろう位相差と方位角を検出できる光弾性法により実験的に応力場を計測し，非ニュートン流体中を上昇する気泡の流動構造，特に境界層と後流の発達メカニズムから順に非ニュートン流体効果を議論する．
2023年度は，まず光弾性法を用いたニュートン流体中気泡周りの応力場計測の妥当性を詳細に検証した．特に，従来流体の偏光計測では行われていなかった3次元再構成手法に関して，軸対称性を考慮し，固体とは異なる運動方程式を適用することで応力の導出を可能にした．その結果を数値解析と比較することで妥当性を担保した．また，気泡の上昇速度が著しく変化するBubble Velocity Discontinuityの偏光計測を行い，速度変化の前後で応力場が異なること，特に側面から後流にかけて大きく方位角が異なることを確認した．粘弾性流体気泡の実験結果との比較検証を行うために数値解析コードを拡張し，粘弾性流体のモデルにはFENE-Pモデルよりも弾性とshear-thinning性を独立に考えるコードが，実験で得られた物性値および結果とよく一致したことからこちらを採用する．この解析コードは二相流の噴流などにも適用可能であることが示唆されたため，今後様々な解析に用いることができる．複雑現象として，界面活性剤の影響についても議論しており，こちらのまとめを雑誌に投稿予定である．
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