複雑流体の流れ制御を可能にする次世代レオロジー基盤技術の開発

开发新一代流变学基础技术,实现复杂流体的流量控制

基本信息

  • 批准号:
    22KJ0119
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2023-03-08 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

本研究では,流動食品や高分子溶液に代表される複雑流体の流れ予測を可能にする新たな理論体系の構築を目的とする.複雑流体の流動物性評価に高い適用性を持つ超音波スピニングレオメトリ(USR)を拡張開発し,様々な流れの条件下における流動物性評価を実現する.そこで得られる膨大な流動物性データを直に数値流体力学に活用し,対象流体と流路形状ともに汎用性の高い流れ予測スキームを確立する.これまでに開発したUSRは,試験流体を満たした円筒容器を正弦波状に振動回転させ,超音波流速分布計(UVP)によって内部の時空間流速分布を計測する.この流速情報から流体支配方程式と構成方程式を媒介して,実効粘度や粘弾性に代表されるレオロジー物性を評価する.従来のトルク式レオメータに比して,ゲルゾル共存物質や混相流体などの複雑流体に高い適用性を持つ一方で,単一周波数成分の振動剪断下での物性評価に限定されている.定常剪断や他周波数成分を含む非定常剪断下での物性評価を行うために,USRの拡張を行った.従来の外円筒駆動の装置を改修して,軸トルク計測が可能な内円筒を取り付けた.UVP計測とトルク計測を同期することで,二重円筒間の各半径位置における歪み速度と剪断応力の対応関係を評価できる.ニュートン流体であるシリコンオイルを用いて計測結果の妥当性を検証し,擬塑性流体であるカルボキシメチルセルロース水溶液,粘弾性流体であるポリアクリルアミド水溶液,複雑流体の一例としておかゆの計測を行った.流れ予測の基礎段階として,定常剪断下で得られた応力と歪み速度の関係を用いて,一定圧力勾配で駆動される円管内の流れ予測を高精度で予測できることを示した.研究成果は国際誌Industrial & Engineering Chemistry Researchにて論文を発表した.
在这项研究中,目的是建立一个新的理论系统,以预测流动流动的流量(例如流动食品和聚合物溶液)。超声波旋转范围(USR)的膨胀和开发高度适用于复杂的流体类动物评估,以实现在各种流动条件下的流动动物速率评估。那里获得的巨大动物数据直接用于数值流体动力学,并为目标流体和流动路径建立了高度的流动预测方案。到目前为止,USR开发的将旋转一个圆柱容器,将测试液填充到正弦波形状中,并通过超声流动速度分布(UVP)测量内部空间和空间流速速度分布。从该流速度信息中,流体域的方程和形成方程的水平被传输以评估有效粘度和双粘度所代表的leology属性。与常规的扭矩液计相比,它高度适用于复杂的流体,例如凝胶醇共存的物质和混合相流体,但仅限于在单个频率成分振动剪切下的物理性质。扩展了USR,以评估非固定剪切和其他频率分量在非固定剪切下的物理特性。对常规的外圆柱设备进行了翻新,并安装了可以测量轴向扭矩的内部圆柱体。通过同步UVP测量和扭矩测量,可以评估失真速度和双缸之间每个半径中的剪切应力之间的对应关系。使用牛顿流体的硅油验证了测量结果的有效性,并测量了粥,作为羧甲基纤维素溶液的一个例子,羧甲基纤维素溶液是一种HOM塑料液,一种聚丙烯酰胺水溶液,是双良性液溶液和一种复杂的液体。流动预测的基本阶段是,使用应力与在恒定剪切下获得的失真速度之间的关系,可以高精度预测由特定压力梯度驱动的圆管中的流动预测。该研究结果发表了有关国际杂志工业与工程化学研究的论文。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effective viscosity of dilute bubble suspensions in medium amplitude oscillatory shear flows
中幅振荡剪切流中稀气泡悬浮液的有效粘度
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.Yoshida;Y.Tasaka;Y.Murai;Yuji Tasaka;Kohei Ohie;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Hiroshi Chin;田坂裕司;大家広平;陳博志;芳田泰基;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Kohei Ohie
  • 通讯作者:
    Kohei Ohie
Rheological characterization and flow reconstruction of polyvinylpyrrolidone aqueous solutions by means of velocity profiling-based rheometry
通过基于速度分布的流变测定法对聚乙烯吡咯烷酮水溶液进行流变表征和流动重建
  • DOI:
    10.1007/s00348-022-03489-4
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Ohie Kohei;Yoshida Taiki;Tasaka Yuji;Sugihara-Seki Masako;Murai Yuichi
  • 通讯作者:
    Murai Yuichi
The University of Manchester(英国)
曼彻斯特大学(英国)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
流動計測支援型レオメータを用いた複雑流体の管内流れ予測
使用具有流量测量支持的流变仪预测复杂流体管道中的流量
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.Yoshida;Y.Tasaka;Y.Murai;Yuji Tasaka;Kohei Ohie;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Hiroshi Chin;田坂裕司;大家広平
  • 通讯作者:
    大家広平
流速分布計測支援型レオメータを用いた複雑流体の管内流動予測
使用支持流速分布测量的流变仪预测管道中的复杂流体流动
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.Yoshida;Y.Tasaka;Y.Murai;Yuji Tasaka;Kohei Ohie;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Hiroshi Chin;田坂裕司;大家広平;陳博志;芳田泰基;Yuji Tasaka;Akihide Takano;Kohei Ohie;高野哲秀;大家広平
  • 通讯作者:
    大家広平
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大家 広平其他文献

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