Development of rheometer for evaluating broadband scale rheology based on kinematic rheometry

开发基于运动流变测量的宽带流变学流变仪

基本信息

批准号：
22K14186
负责人：
芳田泰基
金额：
$ 2.91万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14186/
关键词：
レオロジーレオメータ超音波流速計測流体計測

项目摘要

本研究の達成目標である，「ブロードバンド型レオメータ」の実現に向けて，①超音波流速計測技術の更新，②超音波スピニングレオメトリ技術の更新，③ブロードバンドな計測を目指した新方式の開発，という個別のプロジェクトを立案し，並行して取り組んでいる．まず，①超音波流速分布計測技術について，超音波トランスデューサーによって発信されるパルス波形を三次元的に高精度校正できる評価システムを構築した．この校正システムを用いることで，個体差等が懸念される超音波トランスデューサーの伝播特性（例えば，放射角度や，ニアフィールド距離，ケーシング軸との傾き）について高精度に評価でき，流速計測において起こりうる計測誤差による影響を極力排することができるようになった．本内容については，国際誌（Measurement）にて採録予定である．次に，②超音波スピニングレオメトリ（USR）技術の更新について，USRはこれまでオフライン評価でのみ応用性の検討が進められきた技術であるが，比較的大型な貯蔵タンク内に設置できる評価形式に更新した．これによって，貯蔵タンク内で起こりうる，化学反応による物性の変化や，温度変化等，サンプルを取り出すことなく直接評価できるようになる．本内容については，国際誌（Industrial & Engineering Chemistry Research）において採録済みである他，化学工学会のSIS部会において研究奨励賞を受賞に至っている．③ブロードバンドな計測を目指した新方式の開発について，計測原理の構想段階から，実験的検証の段階に移行し，現在制御系・計測系のシステム構築を進めている．

为了实现本研究的目标“宽带流变仪”，我们将（1）更新超声波流速测量技术，（2）更新超声波旋转流变测量技术，以及（3）开发一种新方法在宽带测量方面，我们创建了一个单独的项目并正在并行进行。首先，针对（1）超声波流速分布测量技术，我们构建了一个评估系统，可以对超声波换能器发出的脉冲波形进行三维高精度校准。通过使用该校准系统，可以高度准确地评估超声波换能器的传播特性（例如，辐射角度、近场距离、与壳体轴的倾斜度），其中存在个体差异，并且这使得可以消除尽可能减少测量误差的影响。该内容计划发表在国际期刊（Measurement）上。接下来，关于（2）超声波旋转流变仪（USR）技术的更新，USR是一种仅在离线评估中研究适用性的技术，但它是一种可以安装在相对较大的储罐中的评估格式。这使得可以直接评估储罐内部可能发生的化学反应和温度变化导致的物理性质的变化，而无需取出样品。该内容已发表在国际期刊（工业与工程化学研究）上，并且还获得了化学工程师学会SIS小组委员会的研究鼓励奖。 ③针对宽带测量新方法的开发，我们已经从测量原理的概念阶段进入实验验证阶段，目前正在构建控制和测量系统。