マイクロハイドロダイナミクスにおける非線形効果に関する研究

微流体动力学非线性效应研究

基本信息

批准号：
04J08857
负责人：
植田芳昭
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

非希釈分散系固液二相流における非線形慣性項の役割を調べることを目的として,極低レイノルズ数流れを扱った.渦法では,昨年度までに,フランス人共同研究者と共に開発した格子形成に基づくRedistribution法を用いて,互いに反対方向に回転している二円柱まわりの流れをシミュレートした.この問題は,報告者が以前に特異摂動法を用いて検討した"Jefferyのパラドックス"に対応している.二円柱間距離が小さい場合,本手法で得られる数値解は解析解と一致し,二円柱の前後によどみ点ができ,円柱近傍流れと外部流れは,それぞれ反対方向に回転することが分かった.一方,二円中間距離が離れている場合,二円柱の前後によどみ点は生じず,流れ場は至るところで二円柱と同方向に回転することが分かった.上述のように,渦法で高精度な解析をするためには,格子形成を用いるのが有用であるが,気泡群の挙動の解析のような複雑な界面を有する流れをターゲットとする場合,格子形成を用いない計算手法の確立が望まれる.そこで,三次元噴流を模擬した流れと一対の渦輪の干渉問題をターゲットとして,格子フリーな渦法を検討した.その結果,カットオフ半径を適切に選び,ひずみ速度テンソルの固有ベクトル方向に渦粒子を算術平均によって分割すれば,シミュレート可能であることを明らかにした.微粒子群を攪拌するシステムの一つとして,噴流の励起によって生じる回転スロッシングが挙げられる.この噴流励起回転スロッシングを数値的・実験的に検討し,以下の知見が得られた.なお,この噴流励起回転スロッシングに関する論文は現在投稿中である.(1)噴流励起回転スロッシングの内部流動は,噴流のコア領域を除いてポテンシャル流れの解に一致する.(2)噴流励起回転スロッシングの減衰過程は,時間の-1/2乗である.(3)旋回の発生には,噴流が液面に衝突した際に生じる隆起部のアンバランスが重要である.

我们处理了超低雷诺数流，目的是研究非线性惯性术语在未稀释的分散固体固体两相流中的作用。涡流方法模拟了围绕两缸旋转的流量，该流程使用法国合作者开发的基于晶格的重新分布方法朝相反的方向旋转，直到去年。这个问题对应于先前使用单数扰动方法检查的记者先前检查的“ Jeffery的悖论”。两缸之间的距离很小。在这种情况下，通过这种方法获得的数值溶液与分析溶液一致，发现两个圆柱体之前和之后的停滞点形成，并且在圆柱体附近的流动和外流在相反方向上旋转。另一方面，当两个圆柱体之间的中间距离相距较远时，两个气缸前后都没有停滞的点形式，并且流场到处都在相同的方向上旋转。如上所述，使用晶状体形成使用涡流法执行高精度分析是有用的，但是具有复杂接口的流量，例如分析气泡组的行为是在靶向时，希望建立一种不使用晶状体形成的计算方法。因此，我们使用模拟三维射流和一对涡流环的流动问题研究了无晶格涡流方法。结果，我们已经透露，可以通过适当地选择截止半径，并将涡流速度张量的特征向量向量划分，以算术量平均值来模拟。搅动一组细颗粒的一种系统是，由射流激发引起的旋转晃动是该射流激发旋转悬浮的数值和实验检查，并获得了以下发现。目前正在提交有关喷气激发旋转悬崖的论文。（1）射流激发旋转的内部流与电势流的溶液相吻合，除了射流的核心区域。（2）射流激发旋转倾斜的阻尼过程是时间的-1/2平方。（3）当射流与液体表面碰撞时，发生的脊的不平衡对于产生漩涡很重要。