界面活性剤と流体の分子スケールでの相互作用から探る抵抗低減の物理機構

从表面活性剂与流体之间的分子尺度相互作用探索减阻的物理机制

• 批准号: 22KJ2074
• 负责人: 小井手 祐介
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2074/
• 关键词: 界面活性剤; ミセル; 高分子; 粗視化分子シミュレーション; 乱流変調; 分子シミュレーション; 抵抗低減

本年度は，本研究課題の目標達成に向けて2つの研究テーマに取り組んだ．1つ目は，一様せん断流中でのひも状ミセルの配向である．一様せん断流中のひも状ミセルは，せん断速度の増加とともに流れ方向へと配向することはよく知られていた．しかし，一様せん断流によるミセルの分裂促進が配向に及ぼす影響を定量的に評価した研究はこれまで無かった．そこで，本研究では，昨年度明らかにした一様せん断流中のミセルの分裂の知見に基づいて，分裂が配向に及ぼす影響を調査した．重要な点は，その配向性質がよく知られた高分子と比較することで，ひも状ミセル特有の分裂の影響を明らかにした点である．昨年度の研究成果により，ひも状ミセルの最長緩和時間の評価が可能になったことで，特徴時間の異なる高分子とひも状ミセルの適切な比較が実現した．その結果，ミセル特有の流れによる分裂促進が始まると，ひも状ミセルの配向は高分子に比べて抑制されることがわかった．2つ目は，高分子を模したダンベルモデルの乱流中におけるふるまいの調査である．直接数値シミュレーションにより得られた乱流場から速度勾配テンソルの時系列を取得し，そのデータを用いてダンベルモデルのブラウン動力学シミュレーションを実行した．本研究では，乱流中のダンベルモデルの伸長と配向に注目した解析を行った．特に，乱流中に存在する大小様々な渦の階層構造に着目した点が本研究の特色である．ダンベルは乱流中の渦によってある方向へと配向したり伸長したりするが，どの大きさの渦の影響が支配的かを，流れ場をスケール分解することで明らかにした．具体的には，ダンベルの緩和時間が小さい場合には，ダンベルは乱流中の最小渦に由来する方向へと配向するのに対し，緩和時間が大きな場合には，最小渦よりも1つ大きな渦に由来する方向へと配向することがわかった．

This year, the goal of this research project has been achieved. 2. The research topic has been selected from the group. 1. The research topic has been selected from the group. The flow direction of the flow is known. A quantitative evaluation of the effects of fragmentation on alignment and alignment was conducted. In this study, we investigated the effects of splitting orientation and splitting on the knowledge base of splitting in the last year. Important points: the alignment properties of the polymer are known to be different from those of the polymer. Last year's research results show that the evaluation of the longest relaxation time of polymer is possible, and the appropriate comparison of the characteristic time of polymer is realized. As a result, the splitting promotion of the unique flow pattern is initiated, and the orientation of the polymer is inhibited. 2. The polymer pattern is investigated in the turbulence. The direct numerical simulation of the system is carried out by obtaining the time series of the chaotic potential flow, the velocity matching system and the dynamic system of the system. In this study, the analysis of the orientation and elongation of turbulent flow was carried out. In particular, the existence of large and small vortices in turbulent flow and the hierarchical structure of vortices are the characteristics of this study. The direction of the vortex in the turbulent flow is different from the direction of the vortex in the turbulent flow. Specifically, the relaxation time of the vortex is small, and the direction and orientation of the minimum vortex in the turbulent flow are large.

项目成果

乱流中における高分子鎖のふるまい

聚合物链在湍流中的行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 小倉もな美;南聡;志摩喬之;上西達也;吉森保;中村修平;小井手祐介，後藤晋;中村 修平;小井手祐介，後藤晋
• 通讯作者: 小井手祐介，後藤晋

一様せん断流における界面活性剤ミセルの分裂と再結合

表面活性剂胶束在均匀剪切流中的断裂和重组

• 发表时间: 2022
• 作者: 小倉もな美;南聡;志摩喬之;上西達也;吉森保;中村修平;小井手祐介，後藤晋;中村 修平;小井手祐介，後藤晋;小林 妙子;小井手祐介，後藤晋
• 通讯作者: 小井手祐介，後藤晋

散逸粒子動力学法を用いた高分子鎖の緩和に伴うエネルギー散逸の評価

使用耗散粒子动力学方法评估与聚合物链松弛相关的能量耗散

• 发表时间: 2021
• 作者: 小井手祐介;後藤晋
• 通讯作者: 後藤晋

一様せん断流における界面活性剤ミセルの分裂のせん断速度依存性

均匀剪切流中表面活性剂胶束破碎的剪切速率依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 小井手祐介;後藤晋
• 通讯作者: 後藤晋

乱流中における高分子鎖の伸長と配向

湍流中聚合物链的伸长和取向

• 发表时间: 2023
• 作者: Monami Ogura;Satoshi Minami;Takayuki Shima;Akiko Nezu;Tatsuya Kaminishi;Maho Hamasaki;Hidetaka Kosako;Tamotsu Yoshimori;Shuhei Nakamura;小井手祐介，後藤晋
• 通讯作者: 小井手祐介，後藤晋